ออกซีแอซิด

โครงสร้างและการผลิตออกซิแอซิด

Oxyacids ประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญสามอย่าง: อะตอมของออกซิเจน องค์ประกอบที่เป็นกรด และอะตอมของไฮโดรเจนอย่างน้อยหนึ่งอะตอมที่สร้างพันธะกับออกซิเจน อะตอมกลางมักเป็นอโลหะ เช่น ซัลเฟอร์ ไนโตรเจน หรือฟอสฟอรัส องค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่า "องค์ประกอบที่ก่อตัวเป็นกรด" สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงโลหะบางชนิดที่สถานะออกซิเดชันสูงกว่า เช่น แมงกานีส (VII) ชื่อของออกซีแอซิดสร้างจากชื่อของธาตุที่ก่อตัวเป็นกรด โดยระบุวาเลนซ์ไว้ในวงเล็บ และเติม -ic ต่อท้าย เช่น กรดฟอสฟอริก กรดซัลฟิวริก กรดไนตริก เป็นต้น หากมีธาตุเฉพาะอยู่ในหลายๆ ออกซิแอซิด จะต้องระบุความจุของมันอย่างแน่นอนในชื่อของกรด Oxyacid ส่วนใหญ่จะได้รับจากปฏิกิริยาของกรดแอนไฮไดรด์กับน้ำ แอนไฮไดรด์คือออกไซด์ของอโลหะ (หรือโลหะบางชนิด) ในกรณีนี้ สามารถรับออกซิแอซิดได้ในสองขั้นตอน ในขั้นแรก องค์ประกอบที่เป็นกรดจะถูกเผาในออกซิเจน ตัวอย่างของปฏิกิริยาดังกล่าวคือการเผาไหม้ของฟอสฟอรัส (ซึ่งก่อตัวเป็นโมเลกุลสี่อะตอม) ฟอสฟอรัส (V) ออกไซด์ หรือฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ เกิดขึ้นในรูปของควันสีขาว กรดแอนไฮไดรด์ที่เกิดขึ้นจะถูกละลายในน้ำเพื่อสร้างกรดฟอสฟอริก หากเติมเมทิลออเรนจ์ (ตัวบ่งชี้ค่า pH) ลงในระบบ สารละลายจะเปลี่ยนเป็นสีแดง เนื่องจากกรดที่ได้รับทำให้ค่า pH ของสารละลายลดลง อีกวิธีในการรับ ออกซิแอซิดคือปฏิกิริยาแทนที่ (สองเท่า) เมื่อคุณใช้กรดแก่กับเกลือบางชนิด คุณสามารถแทนที่กรดที่อ่อนกว่าออกจากเกลือได้

ลักษณะของออกซิแอซิด

ออกซิแอซิดจัดอยู่ในประเภทที่เรียกว่า อิเล็กโทรไลต์ กล่าวคือ สารประกอบที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ ขึ้นอยู่กับกรด พวกเขาสามารถผ่านการแยกตัวด้วยไฟฟ้าในน้ำในระดับที่แตกต่างกัน ในสารละลายที่เป็นน้ำ ออกซิแอซิดจะแยกตัวออกเป็นไอออนบวก (ไอออนบวก) และไอออนลบ (แอนไอออน) ซึ่งสามารถนำพาประจุไฟฟ้าได้ กรดแบ่งออกเป็น:

• กรดแก่ซึ่งแยกตัวออกอย่างสมบูรณ์เป็นไอออนบวกของไฮโดรเจนและแอนไอออนที่เป็นกรด กรดออกซิแอซิดที่แรง ได้แก่ กรดกำมะถัน (VI) กรดไนตริก (V) กรดคลอริก (VII)
• ออกซิแอซิดที่อ่อนแอ ซึ่งไม่ผ่านการสลายตัวด้วยไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ ในสารละลายที่เป็นน้ำ โมเลกุลส่วนใหญ่ของพวกมันจะไม่แยกออกจากกัน โดยทั่วไป กรดที่ขึ้นกับองค์ประกอบของสถานะออกซิเดชันที่ต่ำกว่าจะมีความแรงต่ำ ซึ่งรวมถึงกรดกำมะถัน (IV) หรือกรดไนตริก (III) กรดคาร์บอนิก H ₂ CO ₃ เป็นกรดออกซีที่อ่อนแอที่สุด มันไม่เสถียรมาก มักถูกแทนที่ด้วยกรดแก่

ยิ่งอิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมกลางสร้างอนุมูลที่เป็นกรดของกรดที่กำหนดมากเท่าไร กรดก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น ถ้าธาตุชนิดเดียวกันก่อตัวเป็นกรดหลายตัว ความแรงของกรดจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนอะตอมของออกซิเจนในโมเลกุล ยิ่งไปกว่านั้น ความแข็งแรงของออกซิแอซิดสามารถกำหนดได้จากความสามารถในการแยกตัวของไฮโดรเจนไอออน (ระดับของการแยกตัว) กรดโปรตอนเดี่ยว (ที่มีไฮโดรเจนไอออนบวก 1 ไอออน) แยกตัวออกในขั้นตอนเดียว ในขณะที่กรดหลายโปรตอน (ที่มีไฮโดรเจนมากกว่า 1 อะตอมในโมเลกุล) แยกตัวออกในหลายขั้นตอน แต่ละคนมีสมการสมดุลเฉพาะ ด่านแรกนั้นเร็วที่สุดเสมอ อะตอมของไฮโดรเจนที่แตกตัวจะรวมตัวกับโมเลกุลของน้ำเพื่อสร้างออกโซเนียมไอออน (H ₃ O ⁺ ) พวกมันทำให้เกิดค่า pH ที่เป็นกรดของสารละลายกรดในน้ำ ออกซีแอซิดทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานและ ไฮดรอกไซด์ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาเหล่านี้ทำให้เกิดเกลือและน้ำที่สอดคล้องกัน ที่สำคัญ ออกซีแอซิดไม่ทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่เป็นกรด พวกมันทำปฏิกิริยากับโลหะที่ออกฤทธิ์ทางเคมี (เช่น โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธหรือโลหะอัลคาไล) โลหะเหล่านี้จะแทนที่ไฮโดรเจนจากโมเลกุลของกรดเพื่อสร้างเกลือ โลหะมีตระกูล (ที่ไม่มีฤทธิ์ทางเคมีมากนัก) ไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิแอซิดในลักษณะเดียวกัน เนื่องจากโลหะไม่แทนที่อะตอมไฮโดรเจนของพวกมัน พวกมันทำปฏิกิริยากับกรดออกซิไดซ์เท่านั้น นั่นคือสารละลายเข้มข้นของกรดซัลฟิวริกหรือกรดไนตริก

คุณสมบัติและการใช้งานของออกซิแอซิดที่เลือก

กรดกำมะถัน, H ₂ SO ₄ เป็นกรดแก่ในรูปของของเหลวที่เป็นน้ำมัน ที่ 1.84 g/cm ³ ความหนาแน่นของมันสูงกว่าน้ำเกือบสองเท่า ผสมกับน้ำเกือบทุกอัตราส่วน ปล่อยความร้อนออกมามาก กรดซัลฟิวริกนั้นดูดความชื้นได้สูง สารละลายที่มีความเข้มข้น 98%ของกรดซัลฟิวริกมีจำหน่ายทั่วไป Oleum เป็นสารละลายของซัลเฟอร์ออกไซด์ SO ₃ ในกรดซัลฟิวริก H ₂ SO ₄ เป็นคีย์ตามผลิตภัณฑ์ในอุตสาหกรรม ใช้สำหรับการผลิตปุ๋ย (เช่น ซุปเปอร์ฟอสเฟต ) กรดอื่นๆ (เช่น กรดฟอร์มิก ) น้ำยาซักผ้า วัตถุระเบิด ยาฆ่าแมลง ยาง กระดาษ และอื่นๆ กรดไนตริก HNO ₃ กรดไนตริกเป็นของเหลวไม่มีสีที่ละลายน้ำได้ง่าย สารละลายเข้มข้น (ประมาณ 68%) มีคุณสมบัติในการออกซิไดซ์ที่รุนแรง HNO ₃ ทำให้โปรตีนมีลักษณะเป็นสีเหลือง (ปฏิกิริยา xanthoproteic) กรดไนตริกเข้มข้นปล่อยควันอันเป็นผลมาจากการสลายตัวด้วยการปล่อยไนตริกออกไซด์สีน้ำตาล การใช้งานเบื้องต้นของกรดไนตริกส่วนใหญ่รวมถึงการเตรียมสารเคมีอื่นๆ (เช่น เกลือ บางชนิด เอสเทอร์ หรือสารประกอบไนโตร) ความต้องการ HNO ₃ ที่สำคัญมาจากกระบวนการผลิตแอมโมเนียมไนเตรต กรดยังใช้ทำวัตถุระเบิด สีย้อม ทำความสะอาดพื้นผิวโลหะ และในอุตสาหกรรมยา กรดฟอสฟอริก, H ₃ PO ₄ สารละลายที่เป็นน้ำของกรดนี้ (ของเหลวที่มีน้ำมัน) ที่ความเข้มข้นประมาณ 85%มักใช้ในห้องปฏิบัติการ นอกจากนี้ยังมี Pure H ₃ PO ₄ : มาในรูปของผลึกสีขาว (ที่อุณหภูมิห้อง) กรดฟอสฟอริกดูดความชื้นได้ดี มันสร้างชุดเกลือสามชุด: ฟอสเฟต (V), ไดไฮโดรเจนฟอสเฟต (V) และไฮโดรเจนฟอสเฟต (V) กรดฟอสฟอริกเป็นผลิตภัณฑ์ที่สำคัญในอุตสาหกรรม มีการใช้ในปริมาณมากในกระบวนการทางเคมีและเภสัชกรรม เช่น ในการผลิตปุ๋ยแร่ธาตุ ผลิตภัณฑ์เคมีในครัวเรือน สารเติมแต่งอาหารสัตว์ หรือการเตรียมยา นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในสารตั้งต้นที่ใช้ในการผลิตสารเตรียมการกำจัดตะกรันและสารกำจัดสนิม