Kyslíkaté kyseliny

Kyslíkaté kyseliny neboli oxokyseliny jsou kyseliny, obsahující alespoň jeden atom kyslíku. Konkrétně je to sloučenina, která obsahuje vodík, kyslík a alespoň jeden další kyselinotvorný prvek, s alespoň jednou vazbou atomu vodíku na kyslík, která může disociovat za vzniku H⁺ kationtu a aniontu kyseliny.^[1] Všeobecný vzorec je H_aZ_bO_c kde Z je kyselinotvorný prvek a koeficienty a, b, c nabývají běžné hodnoty a od 1 do 4, b od 1 do 2, c od 1 do 7 (jsou možné vyšší hodnoty, ale nevyskytují se běžně)

Vlastnosti

Molekula kyslíkaté kyseliny obsahuje strukturu Z-O-H, kde další atomy nebo skupiny atomů mohou být spojeny s centrálním atomem Z. V roztoku může být taková molekula disociována na ionty dvěma odlišnými způsoby:

• X-O-H ⇌ (X-O)⁻ + H⁺
• X-O-H ⇌ X⁺ + OH^−[2]

Pokud je centrální atom Z silně elektronegativní, silně přitahuje elektrony atomu kyslíku. V takovém případě je vazba mezi atomem kyslíku a vodíku slabá a sloučenina se snadno ionizuje podle první chemické rovnice. V tomto případě je sloučenina ZOH kyselina, protože uvolňuje proton, tj. Vodíkový kationt. Například dusík, síra a chlor jsou silně elektronegativní prvky, a proto jsou kyselina dusičná, kyselina sírová a kyselina chloristá silné kyseliny.

Pokud je však elektronegativita Z nízká, potom se sloučenina podle druhé chemické rovnice disociuje na ionty a ZOH je alkalický hydroxid. Příklady takových sloučenin jsou hydroxid sodný NaOH a hydroxid vápenatý Ca(OH)₂.^[2] Vzhledem k vysoké elektronegativitě kyslíku je však většina běžných sloučenin, jako je hydroxid sodný, ve vodě silně bazický, ve srovnání s jinými bázemi je pouze mírně bazická. Například pKa konjugované kyseliny hydroxidu sodného, ​​vody, je 15,7, zatímco amid sodný, amoniak, je blíže 40, což činí hydroxid sodný mnohem slabší bází než amid sodný.^[2]

Pokud je elektronegativita Z někde mezi, může být sloučenina amfoterní a v takovém případě může disociovat na ionty oběma způsoby, v prvním případě při reakci s bázemi a v druhém případě při reakci s kyselinami. Příklady toho zahrnují alifatické alkoholy, jako je ethanol.^[2]

Když se kyslíkaté kyseliny zahřívají, mnoho z nich se disociuje na vodu a anhydrid kyseliny. Ve většině případů jsou takové anhydridy oxidy nekovů. Například oxid uhličitý, CO₂, je anhydrid kyseliny uhličité, H₂CO₃ a oxid sírový, SO₃, je anhydrid kyseliny sírové, H₂SO₄. Tyto anhydridy rychle reagují s vodou a znovu tvoří tyto kyslíkaté kyseliny.^[3]

Organické kyseliny, jako jsou karboxylové kyseliny a fenoly, jsou oxokyseliny.^[2] Jejich molekulární struktura je však mnohem komplikovanější než struktura anorganických kyslíkatých kyselin.

Většina běžně se vyskytujících anorganických kyselin jsou kyslíkaté kyseliny.^[2] V 18. století, Lavoisier předpokládal, že všechny kyseliny obsahují kyslík a že kyslík způsobuje jejich kyselost. Z tohoto důvodu dal tomuto prvku své jméno, Oxygenium, odvozený z řečtiny a znamenající výrobce kyseliny. Později však Humphry Davy ukázal, že takzvaná kyselina muriatová neobsahuje kyslík, přestože je silnou kyselinou; místo toho je to roztok chlorovodíku, HCl. Takové kyseliny, které neobsahují kyslík, jsou dnes známy jako bezkyslíkaté kyseliny.

Příprava

Kyslíkaté kyseliny lze připravit reakcí vody a kyselinotvorného nebo amfoterního oxidu:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

2 NO₂ + H₂O → HNO₂ + HNO₃

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

Připravit je lze také vytěsněním ze soli silnější kyselinou (a následnou destilací):

2 KNO₃ + H₂SO₄ → 2 HNO₃ + K₂SO₄

Během berzeliovy dualistické teorie se upřednostňovaly adiční vzorce, kde se kyslíkaté kyseliny považovaly za hydráty oxidů:

SO₃·H₂O, SO₂·H₂O, N₂O₅·H₂O, P₂O₅·3H₂O

Tyto vzorce však neodpovídají skutečné struktuře kyslíkatých kyselin, proto se v současnosti používají vzorce už uvedeného tvaru.

Zástupci

V následující tabulce se vzorec a název aniontu týkají zbytků kyseliny, když ztratí všechny atomy vodíku jako protony. Mnoho z těchto kyselin je však polyprotických a v takových případech také existuje jeden nebo více přechodných aniontů. Ke jménu takových aniontů se přidá předpona hydrogen-, v případě potřeby i s číslovkovými předponami. Například SO 2-
4  je síran (síranový aniont), ale HSO -
4  je hydrogensíran (hydrogenovaný aniont). Podobně PO 3-
4  je fosforečnan, HPO 2-
4  je hydrogenfosforečnan a H₂PO -
4  je dihydrogenfosforečnan.

příklady kyslíkatých kyselin a jim odpovídajících aniontů

skupina prvku	prvek	oxidační stav	vzorec kyseliny	název kyseliny	vzorec aniontu	název aniontu
6	chrom	+6	H2CrO4	Kyselina chromová	CrO 2- 4	chroman
			H2Cr2O7	Kyselina dichromová	Cr2O 2- 7	dichroman
7	mangan	+7	HMnO4	Kyselina manganistá	MnO - 4	manganistan
		+6	H2MnO4	Kyselina manganová	MnO 2- 4	manganan
	technecium	+7	HTcO4	kyselina technecistá	TcO - 4	technecistan
		+6	H2TcO4	kyselina technetová	TcO 2- 4	technetan
	rhenium	+7	HReO4	Kyselina rhenistá	ReO - 4	rhenistan
		+6	H2ReO4	kyselina rhenová	ReO 2- 4	rhenan
		+5	HReO3	kyselina rheničná	ReO - 3	rheničnan
			H3ReO4	kyselina trihydrogenrheničná	ReO 3- 4	rheničnan
			H4Re2O7	kyselina tetrahydrogendirheničná	Re2O 4- 7	dirheničnan
8	železo	+6	H2FeO4	kyselina železová	FeO 2- 4	železan
	Ruthenium	+6	H2RuO4	kyselina rutheniová	RuO 2- 4	ruthenan
		+7	HRuO4	kyselina ruthenistá	RuO - 4	ruthenistan
		+8	H2RuO5	kyselina rutheničelá	HRuO - 5	hydrogenrutheničelan
	Osmium	+6	H6OsO6	kyselina osmiová	H4OsO 2- 6	tetrahydrogenosmičelan
		+8	H4OsO6	kyselina tetrahydrogenosmičelá	H2OsO 2- 6	dihydrogenosmičelan
13	Bor	+3	H3BO3	kyselina trihydrogenboritá	BO 3- 3	boritan
			(HBO2)n	kyselina metaboritá	BO - 2	metaboritan
14	uhlík	+4	H2CO3	kyselina uhličitá	${\displaystyle {\ce {CO3^2-}}}$	uhličitan
	křemík	+4	H4SiO4	kyselina orthokřemičitá	${\displaystyle {\ce {SiO4^4-}}}$	orthokřemičitan
			H2SiO3	kyselina křemičitá	SiO 2- 3	křemičitan
14, 15	uhlík, dusík	+4, −3	HOCN	Kyselina isokyanatá	OCN−	isokyanatan
15	dusík	+5	HNO3	Kyselina dusičná	NO - 3	dusičnan
			HNO4	kyselina peroxodusičná	NO - 4	peroxodusičnan
			H3NO4	kyselina orthodusičná	NO 3- 4	orthodusičnan
		+3	HNO2	kyselina dusitá	NO - 2	dusitan
			HOONO	kyselina peroxodusitá	OONO−	peroxodusitan
		+2	H2NO2	kyselina dusičnatá	NO 2- 2	dusičnatan
		+1	H2N2O2	kyselina dusná	N2O 2- 2	dusnan
	fosfor	+5	H3PO4	kyselina trihydrogenfosforečná	PO 3- 4	fosforečnan
			HPO3	kyselina fosforečná	PO - 3	fosforečnan
			H4P2O7	kyselina tetrahydrogendifosforečná	P2O 4- 7	difosforečnan
			H3PO5	kyselina peroxofosforečná	PO 3- 3	peroxofosforečnan
		+5, +3	(HO)2POPO(OH)2	???	O2POPOO 2- 2	???
		+4	(HO)2OPPO(OH)2	???	O2OPPOO 4- 2	???
		+3	H2PHO3	kyselina fosforitá	PHO 2- 3	fosforitan
			H2P2H2O5	kyselina difosforitá	P2H2O 5- 3	dihydrogendifosforitan
		+1	HPH2O2	kyselina fosforná	PH2O - 2	fosfornan
	arsen	+5	H3AsO4	kyselina trihydrogenarseničná	AsO 3- 4	arseničnan
		+3	H3AsO3	kyselina trihydrogenarsenitá	AsO 3- 3	arsenitan
16	síra	+6	H2SO4	kyselina sírová	SO 2- 4	síran
			H2S2O7	kyselina disírová	S2O 2- 7	disíran
			H2SO5	kyselina peroxosírová	SO 2- 5	peroxosíran
			H2S2O8	kyselina peroxodisírová	S2O 2- 8	peroxodisíran
		+5	H2S2O6	Kyselina dithionová	S2O 2- 6	dithionan
		+5, 0	H2SxO6	Kyseliny polythionové (x = 3, 4...)	SxO 2- 6	polythionany
		+4	H2SO3	kyselina siřičitá	SO 2- 3	siřičitan
			H2S2O5	kyselina disiřičitá	S2O 2- 5	disiřičitan
		+4, 0	H2S2O3	Kyselina thiosírová	S2O 2- 3	thiosíran
		+3	H2S2O4	kyselina dithioničitá	S2O 2- 4	dithioničitan
		+3, −1	H2S2O2	kyselina thiosiřičitá	S2O 2- 2	thiosiřičitan
		+2	H2SO2	kyselina sulfoxylová	SO 2- 2	sulfoxylan
		+1	H2S2O2	Dihydroxydisulfan	S2O 2- 2	Dihydroxydisulfanan
		0	HSOH	oxasulfan	HSO−	???
	Selen	+6	H2SeO4	kyselina selenová	SeO 2- 4	selenan
		+4	H2SeO3	kyselina seleničitá	SeO 2- 3	seleničitan
	Tellur	+6	H2TeO4	kyselina tellurová	TeO 2- 4	telluran
			H6TeO6	Kyselina hexahydrogentellurová	TeO 6- 6	telluran
		+4	H2TeO3	kyselina telluričitá	TeO 2- 3	telluričitan
17	chlor	+7	HClO4	kyselina chloristá	ClO - 4	chloristan
		+5	HClO3	kyselina chlorečná	ClO - 3	chlorečnan
		+3	HClO2	kyselina chroritá	ClO - 2	chloritan
		+1	HClO	kyselina chlorná	ClO−	chlornan
	brom	+7	HBrO4	kyselina bromistá	BrO - 4	bromistan
		+5	HBrO3	kyselina bromičná	BrO - 3	bromičnan
		+3	HBrO2	kyselina bromitá	BrO - 2	bromitan
		+1	HBrO	kyselina bromná	BrO−	bromnan
	jod	+7	HIO4	kyselina jodistá	IO - 4	jodistan
			H5IO6	kyselina pentahydrogenjodistá	IO 5- 6	jodistan
		+5	HIO3	kyselina jodičná	IO - 3	jodičnan
		+1	HIO	kyselina jodná	IO−	jodnan
18	Xenon	+6	H2XeO4	Kyselina xenonová	HXeO - 4	hydrogenxenonan
		+8	H4XeO6	kyselina tetrahydrogenxenoničelá	XeO 4- 6	xenoničelan

Reference

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Oxyacid na anglické Wikipedii a Oxokyselina na slovenské Wikipedii.

1. The IUPAC Compendium of Chemical Terminology: The Gold Book. Příprava vydání Victor Gold. 4. vyd. Research Triangle Park, NC: International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Dostupné online. DOI 10.1351/goldbook.o04374. (anglicky)
2. Kivinen, Mäkitie: Kemia, str. 202-203, kapitola Happihapot
3. FOKUS, Otavan. "Hapot". Otava: [s.n.], 1973. 990 s. ISBN 951-1-00272-4.

Související články

• Kyseliny
• Bezkyslíkaté kyseliny

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu kyslíkatá kyselina na Wikimedia Commons

• Definice IUPAC "kyslíkaté kyseliny" (ze Zlaté knihy) (anglicky)

Portály: Chemie