Какво е неокисляваща киселина?

Киселинно-основните реакции и окислително-редукционните реакции са два общи и много различни класа химични реакции. Докато киселинно-базовите реакции включват йонен обмен между киселинен вид и основен вид без никаква промяна в степента на окисление на който и да е участващ атом, реакциите на окисление-редукция включват обмен на електрони, който влияе на степента на окисление.

В допълнение към тази фундаментална разлика, киселинно-основните и окислително-редукционните реакции също включват различни видове химични реагенти. Киселинно-алкалните изискват намесата на киселини и основи, докато окислително-редукционните изискват окислители и редуциращи агенти. Има някои химични съединения , които могат да участват и в двата вида химични реакции , докато друга група съединения могат да участват само в една от двете. Неокисляващите киселини са пример за химикали, които принадлежат към тази втора група.

За да разберем какво означава едно вещество да е неокисляваща киселина, първо трябва да разберем какво е киселина и какво е окислител.

Какво е киселина?

Има няколко различни концепции за киселини и основи. От гледна точка на киселинно-основната теория на Арениус, киселината е вещество, способно да се йонизира във воден разтвор, освобождавайки H ⁺ йони (протони) в разтвора. От гледна точка на теорията на Брьонстед и Лоури, киселините са тези вещества, способни да отдадат протон на база; докато теорията на Люис дефинира киселините като химични видове с дефицит на електрони, способни да приемат двойка електрони в дативна ковалентна връзка.

От всички дефиниции, тази на Люис е най-широката и е тази, която обхваща всички вещества, които познаваме като киселини. Концепцията предполага, че за да действа едно вещество като киселина, то трябва да реагира с друго, което действа като основа.

Какво е окислител?

Окислителите са вещества, способни да отстранят един или повече електрони от друго химично вещество. По време на процеса окислителят се редуцира, докато другото вещество (наречено редуциращ агент) се окислява. С други думи, окислителите са вещества, способни да окисляват други вещества и именно от тази способност те получават името си.

Основната характеристика на добрия окислител е, че има висок редукционен потенциал. Това показва, че те имат силна тенденция да се редуцират, което от своя страна предполага, че имат голям капацитет да окисляват други видове.

Какво е неокисляваща киселина?

Въз основа на предишните концепции можем да установим обща дефиниция на това какво е неокисляваща киселина . В този смисъл можем да кажем, че неоксидираща киселина е всяко химично вещество, способно да отдаде протон на друго или способно да приеме двойка електрони под формата на дативна ковалентна връзка, но което няма тенденцията да редуцира или се окисляват до други химически видове . С други думи, неокисляващата киселина е киселина с относително нисък редукционен потенциал.

Трябва да се внимава с това определение, тъй като може да бъде подвеждащо. Всички киселини на Arrhenius или Brønsted и Lowry произвеждат протони или H ^{+ йони}и те могат да бъдат редуцирани до молекулярен водород, като по този начин действат като окислители. От тази гледна точка бихме могли да кажем, че всички киселини на Арениус или Брьонстед и Лоури са окислителни киселини. Това обаче не се счита за така. За да се избегне объркване, окислителните киселини се считат за тези, които в разтвор произвеждат някои видове, чийто редукционен потенциал е по-голям от този на водорода. Тъй като редукционните потенциали се измерват по отношение на стандартния водороден електрод, на който по дефиниция е приписана стойност нула, концепцията за окислител се тълкува отново като вещество, което има положителен редукционен потенциал.

Тогава можем да дефинираме неоксидираща киселина като всяко химическо вещество, способно да отдаде протон на друго или способно да приеме двойка електрони под формата на дативна ковалентна връзка и което не генерира никакви видове с положителен или отрицателен редукционен потенциал.по-голям от този на водорода .

Характеристики на неокисляващите киселини

Неокисляващите киселини имат общите характеристики на киселини и някои други, които ги правят неокисляващи. Тези характеристики са:

• Те са вещества с кисел вкус.
• Те обикновено са разтворими във вода.
• Те произвеждат водни разтвори с киселинно pH (по-малко от 7).
• Те могат да бъдат както силни, така и слаби киселини.
• Те нямат склонност да улавят електрони или да се свиват.
• Те не генерират йони с редукционен потенциал по-голям или равен на нула.
• Те не се намаляват лесно.
• Те могат да бъдат корозивни и дразнещи за кожата и други органични тъкани.
• Те могат да реагират с активни метали, за да произведат газообразен водород.

Защо някои киселини се окисляват, а други не?

Причината да има окисляващи киселини и неокисляващи киселини е просто, че киселинността и редуциращият потенциал не са непременно свързани помежду си. Киселинността е функция на стабилността на киселина спрямо стабилността на нейната спрегната основа. Веществата, които са силно киселинни, или имат силно нестабилни структури, които се стабилизират при превръщане в конюгирана основа, или образуват конюгирани основи, които са особено стабилни; или и двете могат да възникнат едновременно.

Вместо това способността на дадено вещество да се държи като окислител зависи от редукционния потенциал и стабилността на редуцирания вид, който е различен от конюгираната основа.

Два илюстративни примера за разликата между окисляващи и неокисляващи киселини

Много минерални киселини са силни киселини и в същото време добри окислители. Типичен пример е азотната киселина (HNO ₃ ), която, когато се дисоциира във вода, произвежда нитратни йони (NO ₃ ^– ), които лесно могат да бъдат редуцирани до азотен оксид (NO). Нитратът е добър окислител, тъй като има положителен редукционен потенциал от +1,10 V, което е относително високо.

Причината нитратът да е добър окислител е, че във всички стабилни резонансни структури за този йон централният азотен атом носи положителен формален заряд, въпреки факта, че азотът е силно електроотрицателен елемент. Това кара азота да има силна тенденция да улавя електрони и да редуцира.

Това е в контраст със солната киселина (HCl), която също е силна минерална киселина , но не е окислител. Конюгираната основа на солната киселина, тоест хлоридният йон (Cl ^– ) има своя пълен октет и също има отрицателен заряд на силно електроотрицателен атом, което е идеалната ситуация. Всъщност хлорът не може да бъде редуциран отвъд хлоридния йон, така че е невъзможно HCl да действа като окислител (освен ако H+ не е окислителят, ^но както видяхме по-рано, H+ не се брои).

Примери за неокисляващи киселини

Има много неокисляващи киселини. Повечето органични киселини са неокисляващи, докато всички хидроокиси също не са окислители. По-долу е даден списък от 13 неокисляващи киселини, които обикновено се използват в лабораторията.

Препратки

CAMEO химикали. (n.d.). Киселини, силни, неокисляващи . КАМЕЯ. https://cameochemicals.noaa.gov/react/1

Чанг, Р. (2008). Физическа химия за химическите и биологичните науки (3-то издание). MCGRAW HILL ОБРАЗОВАНИЕ.

M Olmo, RN (nd). Окислително-редукционни потенциали . Хиперфизика. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Chemical/redoxp.html

Технологичен институт в Ню Джърси. (n.d.). Киселини (неокисляващи) . NJIT.EDU. https://www.njit.edu/environmentalsafety/sites/njit.edu.environmentalsafety/files/Acids_%28Non-Oxidizing%292-fillable-logoFix_0.pdf

Киселинно-алкална реакция | Ясна дефиниция на . (2016, 11 май). i-sciences.com. https://www.i-ciencias.com/pregunta/46889/definicion-clara-de-un-quotacido-no-oxidantequot

Значения (2015, 30 януари). Значение на окислител . Значения. https://www.meanings.com/oxidant/

Теория на Арениус за киселините и основите . (2015, 21 май). Chemicals.Net. https://www.quimicas.net/2015/05/arrhenius-theory-of-acids-y-bases.html