Kyslíkaté kyseliny

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:

• ${\displaystyle {\ce {X-O-H <=> (X-O)- + H+}}}$
• ${\displaystyle {\ce {X-O-H <=> X+ + OH-}}}$[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.

Kyslíkaté kyseliny se připravují reakcí vody a kyselinotvorného nebo amfoterního oxidu:

${\displaystyle {\ce {SO3 + H2O -> H2SO4}}}$

${\displaystyle {\ce {SO2 + H2O -> H2SO3}}}$

${\displaystyle {\ce {2 NO2 + H2O -> HNO2 + HNO3}}}$

${\displaystyle {\ce {CO2 + H2O -> H2CO3}}}$

Připravit se můžou také vytlačením ze soli silnější kyselinou (a následnou destilací):

${\displaystyle {\ce {2 KNO3 + H2SO4 -> 2 HNO3 + K2SO4}}}$

Během berzeliovy dualistické teorie se upřednostňovali adiční vzorce, kde se kyslíkaté kyseliny považovali, za hydráty oxidů:

${\displaystyle {\ce {SO3*H2O}}}$, ${\displaystyle {\ce {SO2*H2O}}}$, ${\displaystyle {\ce {N2O5*H2O}}}$, ${\displaystyle {\ce {P2O5*3H2O}}}$

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

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 ${\displaystyle {\ce {SO4^2-}}}$ je síran (síranový aniont), ale ${\displaystyle {\ce {HSO4^-}}}$ je hydrogensíran (hydrogenovaný aniont). Podobně ${\displaystyle {\ce {PO4^3-}}}$ je fosforečnan, ${\displaystyle {\ce {HPO4^2-}}}$ je hydrogenfosforečnan a ${\displaystyle {\ce {H2PO4^-}}}$ 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	${\textstyle {\ce {CrO4^2-}}}$	chroman
			H2Cr2O7	Kyselina dichromová	${\displaystyle {\ce {Cr2O7^2-}}}$	dichroman
7	mangan	+7	HMnO4	Kyselina manganistá	${\displaystyle {\ce {MnO4^-}}}$	manganistan
		+6	H2MnO4	Kyselina manganová	${\displaystyle {\ce {MnO4^2-}}}$	manganan
	technecium	+7	HTcO4	kyselina technecistá	${\displaystyle {\ce {TcO4^-}}}$	technecistan
		+6	H2TcO4	kyselina technetová	${\displaystyle {\ce {TcO4^2-}}}$	technetan
	rhenium	+7	HReO4	Kyselina rhenistá	${\displaystyle {\ce {ReO4^-}}}$	rhenistan
		+6	H2ReO4	kyselina rhenová	${\displaystyle {\ce {ReO4^2-}}}$	rhenan
		+5	HReO3	kyselina rheničná	${\displaystyle {\ce {ReO3^-}}}$	rheničnan
			H3ReO4	kyselina trihydrogenrheničná	${\displaystyle {\ce {ReO4^3-}}}$	rheničnan
			H4Re2O7	kyselina tetrahydrogenrheničná	${\displaystyle {\ce {Re2O7^3-}}}$	dirheničnan
8	železo	+6	H2FeO4	kyselina železová	${\displaystyle {\ce {FeO4^2-}}}$	železan
	Ruthenium	+6	H2RuO4	kyselina rutheniová	${\displaystyle {\ce {RuO4^2-}}}$	ruthenan
		+7	HRuO4	kyselina ruthenistá	${\displaystyle {\ce {RuO4^-}}}$	ruthenistan
		+8	H2RuO5	kyselina rutheničelá	${\displaystyle {\ce {HRuO5^-}}}$	hydrogenrutheničelan
	Osmium	+6	H6OsO6	kyselina osmiová	${\displaystyle {\ce {H4OsO6^-}}}$	tetrahydrogenosmičelan
		+8	H4OsO6	kyselina tetrahydrogenosmičelá	${\displaystyle {\ce {H2OsO6^2-}}}$	dihydrogenosmičelan
13	Bor	+3	H3BO3	kyselina trihydrogenboritá	${\displaystyle {\ce {BO3^3-}}}$	boritan
			(HBO2)n	kyselina metaboritá	${\displaystyle {\ce {BO2^-}}}$	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	${\displaystyle {\ce {SiO3^2-}}}$	křemičitan
14, 15	uhlík, dusík	+4, −3	HOCN	Kyselina isokyanatá	${\displaystyle {\ce {OCN^-}}}$	isokyanatan
15	dusík	+5	HNO3	Kyselina dusičná	${\displaystyle {\ce {NO3^-}}}$	diusičnan
			HNO4	kyselina peroxodusičná	${\displaystyle {\ce {NO4^-}}}$	peroxodusičnan
			H3NO4	kyselina trihydrogendusičná	${\displaystyle {\ce {NO4^3-}}}$	dusičnan
		+3	HNO2	kyselina dusitá	${\displaystyle {\ce {NO2^-}}}$	dusitan
			HOONO	kyselina peroxodusitá	${\displaystyle {\ce {OONO^-}}}$	peroxodusitan
		+2	H2NO2	kyselina dusičnatá	${\displaystyle {\ce {NO2^2-}}}$	dusičnatan
		+1	H2N2O2	kyselina dusná	${\displaystyle {\ce {N2O2^2-}}}$	dusnan
	fosfor	+5	H3PO4	kyselina trihydrogenfosforečná	${\displaystyle {\ce {PO4^3-}}}$	fosforečnan
			HPO3	kyselina fosforečná	${\displaystyle {\ce {PO3^-}}}$	fosforečnan
			H4P2O7	kyselina tetrahydrogenfosforečná	${\displaystyle {\ce {P2O7^4-}}}$	difosforečnan
			H3PO5	kyselina peroxofosforečná	${\displaystyle {\ce {PO3^3-}}}$	peroxofosforečnan
		+5, +3	(HO)2POPO(OH)2	???	${\displaystyle {\ce {O2POPOO2^2-}}}$	???
		+4	(HO)2OPPO(OH)2	???	${\displaystyle {\ce {O2OPPOO2^4-}}}$	???
		+3	H2PHO3	kyselina fosforitá	${\displaystyle {\ce {PHO3^2-}}}$	hydrogenfosforitan
			H2P2H2O5	kyselina difosforitá	${\displaystyle {\ce {P2H2O3^5-}}}$	dihydrogendifosforitan
		+1	HPH2O2	Kyselina fosforná	${\displaystyle {\ce {PH2O2^-}}}$	dihydrogenfosforečnan
	arsen	+5	H3AsO4	kyselina trihydrogenarseničná	${\displaystyle {\ce {AsO4^3-}}}$	arseničnan
		+3	H3AsO3	kyselina trihydrogenarsenitá	${\displaystyle {\ce {AsO3^3-}}}$	arsenitan
16	síra	+6	H2SO4	kyselina sírová	${\displaystyle {\ce {SO4^2-}}}$	síran
			H2S2O7	kyselina disírová	${\displaystyle {\ce {S2O7^2-}}}$	disíran
			H2SO5	kyselina peroxosírová	${\displaystyle {\ce {SO5^2-}}}$	peroxosíran
			H2S2O8	kyselina peroxodisírová	${\displaystyle {\ce {S2O8^2-}}}$	peroxodisíran
		+5	H2S2O6	Kyselina dithionová	${\displaystyle {\ce {S2O6^2-}}}$	dithionan
		+5, 0	H2SxO6	Kyseliny polythionové (x = 3, 4...)	${\displaystyle {\ce {S{}_{x}O6^2-}}}$	polythyonany
		+4	H2SO3	kyselina siřičitá	${\displaystyle {\ce {SO3^2-}}}$	siřičitan
			H2S2O5	kyselina tetrasírová	${\displaystyle {\ce {S2O5^2-}}}$	disiřičitan
		+4, 0	H2S2O3	Kyselina thiosírová	${\displaystyle {\ce {S2O3^2-}}}$	thiosíran
		+3	H2S2O4	kyselina dithioničitá	${\displaystyle {\ce {S2O4^2-}}}$	disiřitan
		+3, −1	H2S2O2	kyselina thiosiřičitá	${\displaystyle {\ce {S2O2^2-}}}$	thiosiřičitan
		+2	H2SO2	kyselina sulfoxylová	${\displaystyle {\ce {SO2^2-}}}$	sulfoxylan
		+1	H2S2O2	kyselina thiosiřičitá	${\displaystyle {\ce {S2O2^2-}}}$	thiosiřičitan
		0	HSOH	oxasulfan	${\displaystyle {\ce {HSO^-}}}$	???
	Selen	+6	H2SeO4	kyselina selenová	${\displaystyle {\ce {SeO4^2-}}}$	selenan
		+4	H2SeO3	kyselina seleničitá	${\displaystyle {\ce {SeO3^2-}}}$	seleničitan
	Tellur	+6	H2TeO4	kyselina tellurová	${\displaystyle {\ce {TeO4^2-}}}$	telluran
			H6TeO6	Kyselina hexahydrogentellurová	${\displaystyle {\ce {TeO6^6-}}}$	telluran
		+4	H2TeO3	kyselina telluričitá	${\displaystyle {\ce {TeO3^2-}}}$	telluričitan
17	chlor	+7	HClO4	kyselina chloristá	${\displaystyle {\ce {ClO4^-}}}$	chloristan
		+5	HClO3	kyselina chlorečná	${\displaystyle {\ce {ClO3^-}}}$	chlorečnan
		+3	HClO2	kyselina chroritá	${\displaystyle {\ce {ClO2^-}}}$	chloritan
		+1	HClO	kyselina chlorná	${\displaystyle {\ce {ClO^-}}}$	chlornan
	brom	+7	HBrO4	kyselina bromistá	${\displaystyle {\ce {BrO4^-}}}$	bromistan
		+5	HBrO3	kyselina bromičná	${\displaystyle {\ce {BrO3^-}}}$	bromičnan
		+3	HBrO2	kyselina bromitá	${\displaystyle {\ce {BrO2^-}}}$	bromitan
		+1	HBrO	kyselina bromná	${\displaystyle {\ce {BrO^-}}}$	bromnan
	jod	+7	HIO4	kyselina jodistá	${\displaystyle {\ce {IO4^-}}}$	jodistan
			H5IO6	kyselina pentahydrogenjodistá	${\displaystyle {\ce {IO6^5-}}}$	jodistan
		+5	HIO3	kyselina jodičná	${\displaystyle {\ce {IO3^-}}}$	jodičnan
		+1	HIO	kyselina jodná	${\displaystyle {\ce {IO-}}}$	jodnan
18	Xenon	+6	H2XeO4	Kyselina xenonová	${\displaystyle {\ce {HXeO4^-}}}$	hydrogenxenonan
		+8	H4XeO6	kyselina tetrahydrogenxenoničelá	${\displaystyle {\ce {XeO6^4-}}}$	xenoničelan

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

• Kyseliny
• Bezkyslíkaté kyseliny

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

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