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 editovat

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, H Cl. Takové kyseliny, které neobsahují kyslík, jsou dnes známy jako bezkyslíkaté kyseliny.

Příprava editovat

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 upřednostňovali adiční vzorce, kde se kyslíkaté kyseliny považovali, 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 editovat

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
6	chrom	+6	H₂Cr₂O₇	Kyselina dichromová	Cr₂O 2- 7	dichroman
7	mangan	+7	HMnO₄	Kyselina manganistá	MnO - 4	manganistan
	mangan	+6	H₂MnO₄	Kyselina manganová	MnO 2- 4	manganan
	technecium	+7	HTcO₄	kyselina technecistá	TcO - 4	technecistan
	technecium	+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
	Osmium	+8	H₄OsO₆	kyselina tetrahydrogenosmičelá	H₂OsO 2- 6	dihydrogenosmičelan
13	Bor	+3	H₃BO₃	kyselina trihydrogenboritá	BO 3- 3	boritan
13	Bor	+3	(HBO₂)_n	kyselina metaboritá	BO - 2	metaboritan
14	uhlík	+4	H₂CO₃	kyselina uhličitá	${\ce {CO3^2-}}$	uhličitan
	křemík	+4	H₄SiO₄	kyselina orthokřemičitá	${\ce {SiO4^4-}}$	orthokřemičitan
	křemík	+4	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
		+3	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
		+3	H₂P₂H₂O₅	kyselina difosforitá	P₂H₂O 5- 3	dihydrogendifosforitan
		+1	HPH₂O₂	kyselina fosforná	PH₂O - 2	fosfornan
	arsen	+5	H₃AsO₄	kyselina trihydrogenarseničná	AsO 3- 4	arseničnan
	arsen	+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	H₂S_xO₆	Kyseliny polythionové (x = 3, 4...)	S_xO 2- 6	polythionany
		+4	H₂SO₃	kyselina siřičitá	SO 2- 3	siřičitan
		+4	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
	Selen	+4	H₂SeO₃	kyselina seleničitá	SeO 2- 3	seleničitan
	Tellur	+6	H₂TeO₄	kyselina tellurová	TeO 2- 4	telluran
		+6	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
		+7	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
18	Xenon	+8	H₄XeO₆	kyselina tetrahydrogenxenoničelá	XeO 4- 6	xenoničelan

Reference editovat

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

↑ 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)
↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Kivinen, Mäkitie: Kemia, str. 202-203, kapitola Happihapot
↑ FOKUS, Otavan. "Hapot". Otava: [s.n.], 1973. 990 s. ISBN 951-1-00272-4.

Související články editovat

Externí odkazy editovat

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

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

[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)

[:0-2] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Kivinen, Mäkitie: Kemia, str. 202-203, kapitola Happihapot

[3] FOKUS, Otavan. "Hapot". Otava: [s.n.], 1973. 990 s. ISBN 951-1-00272-4.

[1]

[2]

[3]