Кислотные гидроксиды (оксокислоты)

Оксокислоты – это кислородсодержащие соединения с общей формулой Н_nЭО_m, где Э – кислотообразующий элемент, а ЭО_m^n– – кислотный остаток. Атомы водорода в формулах оксокислот ставят всегда на первое место. Оксокислоты как и все соединения имеют систематические и традиционные названия. Систематические названия

используются для малоизвестных кислот, например:

H2S2O2 – диоксодисульфат диводорода

H4I2O9 – нонаоксодииодат(VII) водорода

Для хорошо известных кислот используются чаще всего традиционные названия. Традиционные названия складываются из названия кислоты, выраженного прилагательным и группового слова кислота, например:

H3PO4 – ортофосфорная кислота

H2SO4 – серная кислота

В названиях оксокислот для обозначения степени окисления элемента применяют различные суффиксы. Для кислот, в которых кислотообразующий элемент находится в высшей степени окисления применяют суффиксы –н; – ов, –ев, например:

HClO4 – хлорная кислота	H2SeO4 – селеновая кислота
H2SO4 – серная кислота	H4SiO4 – ортокремниевая кислота

Для промежуточной степени окисления суффикс –новат:

HClO3–хлорноватая кислота

HIO3–иодноватая кислота

Для степени окисления +III – +IV суффикс –ист:

HNO2 – азотистая кислота

H2SeO3 – селенистая кислота

Для низшей степени окисления +I суффикс –новатист

HClO – хлорноватистая кислота

HBrO – бромноватистая кислота

Большинство кислотных гидроксидов в отличие от основных и амфотерных находятся в мета- форме, однако известны кислоты, которые могут находиться и в мета- и в орто- форме. Например:HAsO₂–метамышьяковистая кислота; H₃AsO₃–ортомышьяковистая кислота

В таблице 1 приведены традиционные названия кислот и их анионов.

Таблица 1. Традиционные названия кислот и их анионов.

Формула Название

Формула иона Название

HAsO2 метамышьяковистая H3AsO3 ортомышьяковистая H3AsO4 мышьяковая HBrO бромноватистая HBrO3 бромноватая HBrO4 бромная H2CO3 угольная HClO хлорноватистая HClO2 хлористая HClO3 хлорноватая HClO4 хлорная H2CrO4 хромовая   H2Cr2O7 дихромовая HIO иодноватистая HIO3 иодноватая H5IO6 ортоиодная HMnO4 марганцовая HNO2 азотистая HNO3 азотная H3PO4 ортофосфорная H4P2O7 дифосфорная HReO4 рениевая H2SO4 серная H2S2O7 дисерная H2S2O6(O2) пероксодисерная H2SO3S тиосерная H2SeO3 селениcтая H2SeO4 селеновая H4SiO4 ортокремниевая H6TeO6 ортотеллуровая — — — — — — — — — — — — — — —

AsO2 – метаарсенит AsO33– ортоарсенит AsO43– арсенат BrO– гипобромит BrO3– бромат BrO4– пербромат CO32 – карбонат HCO3– гидрокарбонат ClO– гипохлорит ClO2– хлорит ClO3– хлорат ClO4– перхлорат CrO42 – хромат HCrO4– гидрохромат Cr2O72 – дихромат IO– гипоиодит IO3– иодат IO65– ортопериодат MnO4– перманганат NO2– нитрит NO3– нитрат   PO43– ортофосфат HPO42– гидроортофосфат H2PO4– дигидроорто -фосфат P2O74– дифосфат ReO4– перренат SO42– сульфат HSO4– гидросульфат S2O72– дисульфат S2O6 (O2)2– пероксоди -сульфат SO3S2– тиосульфат SeO32– селенит SeO42– селенат SiO44– ортосиликат TeO66– ортотеллурат BO2– метаборат BO3– ортоборат B4O72 – тетраборат BiO3– висмутат FeO42 – феррат GeO32 – германат MnO42 – манганат MoO42 – молибдат PO3- метафосфат SO32– сульфит HSO3– гидросульфит TeO42– метателлурат VO3– метаванадат VO43 – ортованадат WO42 – вольфрамат

Примечания к таблице.

Прочерк в таблице означает, что оксокислота неизвестна в свободном виде или в кислом водном растворе.

Физико-химические исследования последних десятилетий позволили уточнить структуры ряда кислот, что повлекло за собой изменения их химических формул и названий.

Ортоборную кислоту обычно изображают формулой H₃BO₃. Установлено, что эта формула не соответствует кислотным свойствам соединения, так как ни один протон соединения не является кислотным. Строение кислоты правильно отражает формула B(OH)₃ (тригидроксид бора). Соединение является слабой одноосновной кислотой, кислотные свойства обусловлены диссоциацией одного из протонов воды, присоединённой ковалентной связью к тригидроксиду бора. В растворе существует следующее равновесие:

B(OH)₃ + H₂O = [B(H₂O)(OH)₃]

[B(H₂O)(OH)₃] + H₂O [B(OH)₄] ^– + H₃O ⁺

Однако, при сплавлении тригидроксида бора с карбонатами щелочных металлов получаются соединения типа Li₃BO₃ . В водном растворе ортобораты щелочных металлов разлагаются. Анионы H₂BO₃^–, HBO₃^2– и BO₃^3– в водных растворах не обнаружены.

Метаборат-анион BO₂^– (см. табл.) также не существует в водном растворе. α,β,γ –метаборные кислоты (HBO₂)_n являются твердыми полимерными соединениями. Метабораты металлов могут быть получены при сплавлении буры со щёлочью или с оксидами металлов. При внесении в воду они разлагаются.

Тетраборат-анион B₄O₇^2– ,указанный в таблице, в растворе не обнаружен. Он входит в состав буры Na₂B₄O₇•10H₂O (более правильная формула Na₂[B₄O₅(OH)₄] •8H₂O). В водном растворе это соединение гидролизуется с изменением состава аниона. Конечный продукт гидролиза – тригидроксид бора.

Анион PO₃^– (см. в табл.) в растворе не обнаружен. HPO₃ – «метафосфорная кислота» не существует в виде индивидуального соединения, отвечающего этой формуле. Метафосфорные кислоты – это полимерные соединения, соответствующие формуле (HPO₃)_n где n = 3,4,6. Чаще всего это циклические соединения, состоящие из трёх – четырёх октаэдров, соединённых атомами кислорода. При взаимодействии с водой циклические соединения постепенно разрушаются, в результате образуется сначала дифосфорная кислота с формулой H₄P₂O₇, затем ортофосфорная кислота с формулой H₃PO₄.

Существуют кислородсодержащие кислоты фосфора со степенью окисления фосфора +III и +I. Формула фосфористой кислоты H₃PO₃, которую часто используют в учебниках, не соответствует кислотным свойствам соединения, поскольку только два протона из трёх связаны с фосфором через кислород. Третий протон связан непосредственно с фосфором ковалентной связью.

OH

|

H – P = O

|

OH

Поэтому правильная формула фосфористой кислоты H₂(PHO₃) Систематическое название такого соединения триоксогидрофосфат (III) водорода.

Аналогичная кислота, содержащая фосфор в степени окисления +I (фосфорноватистая), которую изображают иногда формулой H₃PO₂, является одноосновной кислотой, так как имеет только один кислотный протон, связанный с фосфором через атом кислорода.

H

|

H – P = O

|

OH

Правильная формула такого соединения H(PH₂O₂). Систематическое название фосфорноватистой кислоты – диоксодигидрофосфат (I) водорода.

Диоксид серы – газ, при растворении в воде образует полигидрат диоксида серы SO₂•nH₂O.

В растворе устанавливаются следующие равновесия:

SO₂ + nH₂O SO₂ • nH₂O

SO₂ • nH₂O + H₂O HSO₃ˉ + H₃O⁺ + (n-1)H₂O

HSO₃^- + H₂O SO₃^2- + H₃O⁺

В индивидуальном виде «сернистая кислота» с формулой «H₂SO₃» не выделена, поэтому употреблять соответствующую формулу и название не рекомендуется.

Систематические названия подобных гидратированных кислотных оксидов таковы:

SO2•nH2O – полигидрат оксида серы (IV)	MoO3•nH2O – полигидрат оксида молибдена (VI)
Sb2O5•nH2O – полигидрат оксида сурьмы (V)	SnO2•nH2O – полигидрат оксида олова (IV)

Оксокислоты, содержащие пероксидную группу -O-O-, получили групповое название пероксокислоты. Примеры традиционных названий пероксокислот:

H₂SO₃(O₂) – пероксомоносерная кислота

H₂S₂O₆(O₂) –пероксодисерная кислота

H₄P₂O₆(O₂) – пероксодифосфорная кислота.

Кислоты, образованные из оксокислот путём замещения одного кислорода на серу, называют тиокислотами. В формулах тиокислот атомы серы помещают на последнее место:

H₂SO₃S – тиосерная кислота (не рекомендуется писать её формулу как H₂S₂O₃)

H₃PO₃S – тиофосфорная кислота

Оксокислоты с общей формулой H₂(O₃S – S_n – SO₃) называются политионовыми кислотами. Традиционные названия этих кислот:

H2S4O6 – тетратионовая

H2S5O6 – пентатионовая

Числовая приставка указывает общее число атомов серы в молекуле.

СОЛИ

Соли – это сложные вещества, в состав которых входят катионы и анионы (кислотные остатки).