Asam biner adalah — sifat, kegunaan, contoh

Asam biner adalah senyawa molekuler tertentu di mana hidrogen dikombinasikan dengan unsur bukan logam kedua; asam-asam ini termasuk HF, HCl, HBr, dan HI.

HCl, HBr, dan HI semuanya adalah asam kuat, sedangkan HF adalah asam lemah. Kekuatan asam meningkat ketika nilai pKa eksperimental menurun dalam urutan berikut:

HF (pKa = 3.1) <HCl (pKa = -6.0) <HBr (pKa = -9.0) <HI (pKa = -9.5).

Mengapa HF adalah asam lemah, ketika sisa asam hidrohalat kuat? Orang mungkin dengan tepat berasumsi bahwa fluor sangat elektronegatif, sehingga ikatan H-F sangat polar dan kita bisa berharap HF terdisosiasi dengan mudah dalam larutan; alasan ini tidak salah, tetapi argumen keelektronegatifan dikalahkan oleh pertimbangan ukuran ionik. Ingat tren periodik bahwa ukuran ionik meningkat ketika kita bergerak ke bawah tabel periodik. Karena fluor berada di atas halogen, ion F adalah halida terkecil; oleh karena itu, elektronnya terkonsentrasi di sekitar nukleusnya, dan sebagai akibatnya, ikatan H-F relatif pendek. Ikatan yang lebih pendek lebih stabil, dan karenanya ikatan H-F lebih sulit putus.

Begitu kita beralih ke klorin, bagaimana pun, tren berubah. Klorin lebih besar dan memiliki lebih banyak elektron, dan karena itu ikatan H-Cl lebih panjang dan lebih lemah. Di hadapan air, tarikan elektrostatik antara oksigen negatif sebagian air dan hidrogen positif parsial pada H-Cl cukup kuat untuk memutus ikatan H-Cl, dan ion terdisosiasi dalam larutan.

Alasan yang sama berlaku untuk HBr dan HI. Asam-asam ini bahkan lebih kuat dari HCl karena ion Br- dan I- bahkan lebih besar. Dengan demikian, ikatan H-Br dan H-I bahkan lebih lemah, dan senyawa-senyawa ini juga mudah terdisosiasi dalam larutan.

Pengertian

Asam biner adalah senyawa yang larut dalam air yang terdiri dari hidrogen dan unsur non-logam: hidrogen halida. Rumus kimia Asam biner umumnya dapat dinyatakan sebagai HX, di mana H adalah atom hidrogen, dan X adalah unsur non-logam.

X dapat termasuk dalam golongan 17, halogen, atau unsur-unsur dari golongan 16 tanpa termasuk oksigen. Tidak seperti asam okso,asam biner kekurangan oksigen. Karena asam biner adalah senyawa kovalen atau molekul, ikatan H-X harus dipertimbangkan. Ini sangat penting dan mendefinisikan karakteristik masing-masing asam biner.

Apa yang bisa dikatakan tentang tautan H-X? Seperti yang dapat dilihat pada gambar di atas, ada momen dipol permanen sebagai hasil dari keelegegatifan elektron antara H dan X. Karena X biasanya lebih elektronegatif daripada H, ia menarik awan elektroniknya dan berakhir dengan muatan parsial negatif δ-.

Di sisi lain, ketika menghasilkan bagian dari kerapatan elektronnya menjadi X, ia berakhir dengan muatan parsial positif δ +. Semakin negatif δ-, semakin kaya dalam elektron X akan dan semakin besar kekurangan elektron H. Oleh karena itu, tergantung pada elemen mana yang X, hidrazida dapat lebih atau kurang polar.

Gambar ini juga mengungkapkan struktur hidrasi. H-X adalah molekul linier, yang dapat berinteraksi dengan molekul lain dengan salah satu ujungnya. Semakin banyak HX polar, molekulnya akan berinteraksi dengan kekuatan atau afinitas yang lebih besar. Hasilnya, titik didih atau titik leleh Anda akan meningkat.

Namun, interaksi H-X-H-X masih cukup lemah untuk membuat asam biner padat. Oleh karena itu, di bawah kondisi tekanan dan suhu sekitar asam biner adalah zat gas; dengan pengecualian HF, yang menguap di atas 20ºC.

Mengapa? Karena HF mampu membentuk ikatan hidrogen yang kuat. Sementara asam biner lain, yang unsur-unsur non-logamnya kurang elektronegatif, hampir tidak bisa berada dalam fase cair di bawah 0ºC. HCl, misalnya, mendidih pada sekitar -85 ° C.

Apakah zat asam hidrasida atau asam biner bersifat asam kuat? Jawabannya terletak pada muatan parsial positif δ + pada atom hidrogen. Jika δ + sangat besar atau ikatan H-X sangat lemah, maka HX akan menjadi asam kuat; Seperti yang terjadi dengan semua hidrakida dari halogen, setelah halida masing-masing dilarutkan dalam air.

Sifat Asam biner

Fisik

  • Tampak jelas semua asam biner adalah larutan transparan, karena HX sangat larut dalam air. Mereka dapat memiliki nada kekuningan sesuai dengan konsentrasi HX terlarut.
  • Mereka mengeluarkan uap yang padat, korosif dan menjengkelkan (beberapa dari mereka bahkan memuakkan). Ini karena molekul HX sangat mudah menguap dan berinteraksi dengan uap air dalam medium yang mengelilingi larutan. Lebih lanjut, HX dalam bentuk anhidratnya adalah senyawa gas.
  • Asam biner adalah konduktor listrik yang baik. Meskipun HX adalah spesi gas pada kondisi atmosfer, ketika dilarutkan dalam air mereka melepaskan ion (H + X-), yang memungkinkan lewatnya arus listrik.
  • Titik didihnya lebih tinggi dari bentuk anhidratnya. Yaitu, HX (aq), yang menunjukkan asam biner, mendidih pada suhu yang lebih tinggi dari HX (g). Misalnya, hidrogen klorida, HCl (g), mendidih pada -85 ° C, tetapi asam hidroklorat, hidrasidanya, pada sekitar 48 ° C.

Mengapa? Karena molekul gas HX dikelilingi oleh molekul air. Dua jenis interaksi dapat terjadi di antara mereka pada waktu yang sama: ikatan hidrogen, HX – H2O – HX, atau pelarut ion, H3O+ (aq) dan X– (aq). Fakta ini secara langsung berkaitan dengan karakteristik kimia asam biner.

Kimia

Asam biner adalah larutan yang sangat asam, sehingga mereka memiliki proton H3O + asam yang tersedia untuk bereaksi dengan zat lain. Dari mana H3O + berasal? Dari atom hidrogen bermuatan positif δ +, yang berdisosiasi dalam air dan akhirnya secara kovalen menggabungkan dirinya ke dalam molekul air:

HX(ac) + H2O(l) <=> X(aq) + H3O+(aq)

Perhatikan bahwa persamaan tersebut bersesuaian dengan reaksi yang membentuk kesetimbangan. Ketika pembentukan X(aq) + H3O+(aq) secara termodinamik sangat disukai, HX akan melepaskan proton asamnya ke dalam air; Dan yang ini, dengan H3O+ sebagai “pembawa” baru, dapat bereaksi dengan senyawa lain, bahkan jika yang terakhir bukan basa kuat.

Penjelasan di atas menjelaskan karakteristik asam dari asam biner. Ini adalah kasus untuk semua HX yang dilarutkan dalam air; tetapi beberapa menghasilkan lebih banyak larutan asam dari yang lain. Untuk apa ini? Alasannya bisa sangat rumit. Tidak semua HX (ac) mendukung keseimbangan anterior ke kanan, yaitu menuju X(aq) + H3O+(aq).

Keasaman

Dan pengecualian diamati pada asam fluorida, HF (aq). Fluor sangat elektronegatif, oleh karena itu, ia memperpendek jarak ikatan H-X, memperkuatnya terhadap pecahnya karena aksi air.

Demikian juga, ikatan H-F memiliki tumpang tindih yang lebih baik karena alasan jari-jari atom. Di sisi lain, ikatan H-Cl, H-Br atau H-I lebih lemah dan cenderung terdisosiasi sepenuhnya di dalam air, sampai pada titik putusnya keseimbangan yang sebelumnya naik.

Ini karena halogen lain atau kalkogen (sulfur, misalnya), memiliki jari-jari atom yang lebih besar dan, oleh karena itu, orbital yang lebih banyak. Akibatnya, ikatan H-X menunjukkan tumpang tindih orbital yang lebih buruk karena X menjadi lebih besar, yang pada gilirannya mempengaruhi gaya asam ketika kontak dengan air.

Dengan cara ini, menurunnya urutan keasaman untuk hidrakida halogen adalah sebagai berikut: HF HX (aq)

HX (g) sangat larut dalam air, sehingga tidak ada keseimbangan kelarutan, tidak seperti disosiasi ionnya untuk melepaskan proton asam.

Namun, ada metode sintetis yang disukai karena menggunakan garam atau mineral sebagai bahan baku, melarutkannya pada suhu rendah dengan asam kuat.

Disolusi garam bukan logam dengan asam

Jika garam meja, NaCl, dilarutkan dengan asam sulfat pekat, reaksi berikut terjadi:

NaCl(s) +H2SO4(aq) => HCl(ac) +NaHSO4(aq)

Asam sulfat menyumbangkan salah satu proton asamnya ke anion Kllorida, sehingga mengubahnya menjadi asam klorida. Hidrogen klorida, HCl (g) dapat keluar dari campuran ini, karena sangat mudah menguap, terutama jika konsentrasinya dalam air sangat tinggi. Garam lain yang dihasilkan adalah natrium asam sulfat, NaHSO4.

Cara lain untuk memproduksinya adalah mengganti asam sulfat dengan asam fosfat pekat:

NaCl(s) + H3PO4(aq) => HCl(ac) + NaH2PO4(aq)

H3PO4 bereaksi dengan cara yang sama seperti H2SO4, menghasilkan asam klorida dan natrium diasid fosfat. NaCl adalah sumber anion Cl-, sehingga untuk mensintesis hidracida lain, Anda memerlukan garam atau mineral yang mengandung F, Br, I, S2-, dll.

Tetapi, penggunaan H2SO4 atau H3PO4 akan tergantung pada kekuatan oksidatifnya. H2SO4 adalah zat pengoksidasi yang sangat kuat, sampai-sampai ia mengoksidasi bahkan Br- dan I- ke bentuk molekulnya Br2 dan I2; yang pertama adalah cairan kemerahan, dan yang kedua adalah padatan ungu. Oleh karena itu, H3PO4 merupakan alternatif yang disukai dalam sintesis tersebut.

Kegunaan Asam biner

Pembersih dan pelarut

Asam biner pada dasarnya digunakan untuk melarutkan berbagai jenis materi. Ini karena mereka adalah asam kuat, dan dalam jumlah sedang mereka dapat membersihkan permukaan apa pun.

Protonnya yang asam menambah senyawa pengotor atau kotoran, membuatnya larut dalam media berair dan kemudian terbawa oleh air.

Bergantung pada sifat kimiawi permukaan tersebut, satu asam biner atau yang lain dapat digunakan. Sebagai contoh, asam hidrofluorik tidak dapat digunakan untuk membersihkan kaca karena akan larut di tempat. Asam klorida digunakan untuk menghilangkan noda pada ubin kolam renang.

Demikian juga, mereka mampu melarutkan batuan atau sampel padat, untuk kemudian digunakan untuk keperluan analisis atau produksi pada skala kecil atau besar. Dalam kromatografi penukar ion, asam klorida encer digunakan untuk membersihkan kolom ion yang tersisa.

Katalis asam

Beberapa reaksi memerlukan larutan yang sangat asam untuk mempercepatnya dan mengurangi waktu yang dibutuhkan. Di sinilah tempat asam biner masuk.

Contohnya adalah penggunaan asam hidroodik dalam sintesis asam asetat glasial. Industri minyak juga membutuhkan asam biner dalam proses pengilangan.

Reagen untuk sintesis senyawa organik dan anorganik

Asam biner tidak hanya menyediakan proton asam, tetapi juga anion masing-masing. Anion ini dapat bereaksi dengan senyawa organik atau anorganik sehingga membentuk halida spesifik. Dengan cara ini, fluorida, klorida, iodida, bromida, selenida, sulfida, dan senyawa lain dapat disintesis.

Halida ini dapat memiliki aplikasi yang sangat beragam. Misalnya, mereka dapat digunakan untuk mensintesis polimer, seperti Teflon; atau perantara, dari mana atom halogen akan dimasukkan ke dalam struktur molekul obat-obatan tertentu.

Misalkan molekul CH3CH2OH, etanol, bereaksi dengan HCl untuk membentuk etil klorida:

CH3CH2OH + HCl => CH3CH2Cl + H2O

Masing-masing reaksi ini menyembunyikan mekanisme dan banyak aspek yang dipertimbangkan dalam sintesis organik.

Contoh Asam biner

Tidak banyak contoh yang tersedia untuk asam biner, karena jumlah senyawa yang mungkin terbatas secara alami. Karena alasan ini, beberapa asam biner tambahan tercantum di bawah ini dengan nomenklatur masing-masing (singkatan (aq) diabaikan):

1. HF, asam hidrofluorat

Asam biner yang molekul H-F-nya membentuk ikatan hidrogen yang kuat, sampai-sampai dalam air itu adalah asam lemah.

2. H2S, hidrogen sulfida

Tidak seperti asam biner yang dipertimbangkan sampai saat itu, ia bersifat poliatomik, yaitu memiliki lebih dari dua atom, namun, ia terus menjadi biner karena itu adalah dua unsur: sulfur dan hidrogen.

Molekul H-S-H sudutnya tidak membentuk ikatan hidrogen yang cukup besar dan dapat dideteksi oleh bau telur busuknya yang khas.

3. HCl, asam klorida

Salah satu asam paling terkenal dalam budaya populer. Ini bahkan merupakan bagian dari komposisi getah lambung, ada di perut, dan bersama dengan enzim pencernaan memecah makanan.

4. HBr, asam hidrobromik

Seperti asam hidroodik, dalam fase gas terdiri dari molekul H-Br linier, yang berdisosiasi menjadi H+ (H3O+) dan ion Br ketika mereka memasuki air.

5. H2Te, asam fluorida

Meskipun telurium memiliki karakter logam tertentu, hidrasidnya mengeluarkan uap yang tidak menyenangkan dan sangat beracun, seperti asam selenhydric.



Leave a Reply