水和物：特性、用語、用途、例 - 化学 - 2025

ハロゲン化水素、ハロゲン化水素：またはバイナリ酸は、水素および非金属元素から成る水化合物に溶解します。その一般的な化学式はHXとして表すことができます。Hは水素原子、Xは非金属元素です。

Xはグループ17、ハロゲン、または酸素を含まないグループ16の元素に属します。オキソ酸とは異なり、水素酸は酸素を欠いています。水素酸は共有結合または分子化合物であるため、HX結合を考慮する必要があります。これは非常に重要であり、各水素酸の特性を定義します。

出典：GabrielBolívar

HXリンクはどうですか？上の画像からわかるように、HとXの間に異なる電気陰性度の永久双極子モーメント積があります。Xは通常Hより電気陰性であるため、電子雲を引き付け、最終的に負の部分電荷δ-になります。

一方、電子密度の一部をXに与えるHは、正の部分電荷δ+で終わります。δ-が負になるほど、電子Xが豊富になり、Hの電子欠乏が大きくなります。したがって、どの元素Xであるかに応じて、水素酸は多かれ少なかれ極性を持ちます。

画像はまた、水素酸の構造を明らかにしています。HXは線形分子であり、その一方の端で別の分子と相互作用することができます。HXの極性が高いほど、その分子との相互作用が強くなります。その結果、その沸点または融点が増加します。

ただし、HXとHXの相互作用は、固体水素酸を生成するのに十分弱いままです。このため、圧力と周囲温度の条件下では、それらはガス状物質です。20℃以上で蒸発するHFを除いて。

どうして？なぜならHFは強い水素結合を形成できるからです。非金属元素の電気陰性度が低い他の水素酸は、0℃以下の液相にはほとんど存在しません。たとえば、HClは約-85°Cで沸騰します。

水素酸は酸性物質ですか？答えは、水素原子の正の部分電荷δ+にあります。δ+が非常に大きいか、HX結合が非常に弱い場合、HXは強酸になります。ハロゲンのすべての水素酸と同様に、それぞれのハロゲン化物が水に溶解すると、

特徴

物理的

-HXは水に非常に溶けやすいため、明らかにすべての水素酸は透明な溶液です。溶存HXの濃度によっては、黄色味がかった色になる場合があります。

-彼らは喫煙者です。つまり、密度が高く、腐食性があり、刺激性のガスを放出します（吐き気を催すこともあります）。これは、HX分子が非常に揮発性が高く、溶液を取り巻く媒体中の水蒸気と相互作用するためです。さらに、その無水形態のHXはガス状化合物です。

-ヒドロキシ酸は電気の良い伝導体です。HXは、大気条件で気体種であるが、それらは、水に溶解するとき、それらはイオン（H解放⁺ X ^-電流の通過を可能にします）。

-その沸点は、その無水物の形よりも高い。つまり、水素酸を表すHX（ac）は、HX（g）を超える温度で沸騰します。たとえば、塩化水素、HCl（g）は-85℃で沸騰しますが、その塩酸である塩酸は約48℃です。

どうして？気体のHX分子が水の分子に囲まれているためです。相互作用の二つのタイプが同時に発生することができる：水素結合、HX - H ₂ O - HX、又はイオンの溶媒和、H ₃ O ⁺（水溶液）及びX ^- （水溶液）。この事実は、水素酸の化学的特性に直接関係しています。

ケミカル

ヒドラシッドは非常に酸性の溶液であるため、他の物質との反応に利用できる酸性プロトンH ₃ O ⁺を持っています。H ₃ O ^{+はどこから来たの}ですか？正の部分電荷δ+を持つ水素原子から、水中で解離し、共有結合により水分子に組み込まれます。

HX（水溶液）+ H ₂ O（L）<=> X ^- （水溶液）+ H ₃ O ⁺（水溶液）

この方程式は、平衡を確立する反応に対応することに注意してください。Xの形成とき^- （水溶液）+ H ₃ O ⁺（aq）で熱力学的に非常に有利である、HXは、水へのその酸性プロトンを放出します。そして、H ₃ O ⁺を新しい「担体」として、それが別の化合物と反応する可能性があります。

上記は、水素酸の酸性特性を説明しています。これは、すべてのHXが水に溶けている場合に当てはまります。しかし、いくつかは他よりも酸性溶液を生成します。これは何ですか？理由は非常に複雑になる可能性があります。すべてのHX（AC）はXの方に、ある右に向かって上記平衡賛成ではない^-（AC）+ H ₃ O ⁺（AC）を。

酸度

そして例外はフッ化水素酸、HF（aq）で観察されます。フッ素は電気陰性度が非常に高いため、HX結合の距離が短くなり、水の作用による分解から強化されます。

同様に、HF結合は、原子半径の理由から、はるかに優れたオーバーラップを持っています。一方、H-Cl、H-Br、またはHI結合は弱く、水中で完全に解離する傾向があり、上に上げた平衡を破壊するほどです。

これは、他のハロゲンまたはカルコゲン（たとえば、硫黄）の原子半径が大きくなり、軌道が大きくなるためです。その結果、Xが大きくなるとHX結合の軌道の重なりが悪くなり、水と接触したときに酸の力に影響します。

したがって、ハロゲンのヒドロ酸の酸性度の降順は次のとおりです：HF <HCl

命名法

無水形

水素酸はどのように命名されていますか？それらの無水の形、HX（g）では、それらはハロゲン化水素に指示されたものとして言及されなければなりません：名前の最後に接尾辞-uroを追加します。

たとえば、HI（g）は、水素とヨウ素によって形成されるハロゲン化物（または水素化物）で構成されているため、その名前は次のとおりです：ヨウ化水素。非金属は一般に水素よりも電気陰性であるため、酸化数は+1です。一方、NaHでは、水素の酸化数は-1です。

これは、分子水素化物をハロゲンから、またはハロゲン化水素を他の化合物から区別する別の間接的な方法です。

HX（g）が水と接触すると、HX（ac）として表され、水素酸が得られます。

水溶液中

水素酸、HX（ac）の名前を付けるには、その無水形の接尾辞–uroを接尾辞–hydricで置き換える必要があります。そしてそれらはそもそも酸として言及されるべきです。ヨード酸：したがって、上記の例では、HI（AQ）は、以下のように命名された水。

それらはどのように形成されますか？

ハロゲン化水素の直接溶解

水和剤は、対応するハロゲン化水素を水に単に溶解することで形成できます。これは、次の化学式で表すことができます。

HX（g）=> HX（ac）

HX（g）は水に非常に溶けやすいため、酸性のプロトンを放出するイオン解離とは異なり、溶解度のバランスはありません。

ただし、塩やミネラルを原料として使用し、低温で強酸を用いて溶解するため、好ましい合成方法があります。

非金属と酸の塩の溶解

食塩、NaClが濃硫酸で溶解すると、次の反応が起こります。

NaCl（s）+ H ₂ SO ₄（aq）=> HCl（aq）+ NaHSO ₄（aq）

硫酸はCLにその酸性プロトンの供与^-塩化物アニオンこうして塩酸に変換します。塩化水素、HCl（g）は非常に揮発性が高いため、特に水中の濃度が非常に高い場合、この混合物から漏れる可能性があります。生成される他の塩は、酸性硫酸ナトリウム、NaHSO ₄です。

それを生成する別の方法は、硫酸を濃リン酸で置き換えることです：

NaCl（s）+ H ₃ PO ₄（aq）=> HCl（aq）+ NaH ₂ PO ₄（aq）

H ₃ PO ₄はH ₂ SO ₄と同じように反応して、塩酸と二酸リン酸ナトリウムを生成します。NaClがClでの源である^-アニオン、Fを含む他の水素酸、塩または鉱物を合成するよう^-、Brで^-、I ^-、S ^2-、等必要とされています。

しかし、H ₂ SO ₄またはH ₃ PO _4の使用は、その酸化力に依存します。H ₂ SO _4は、それものBrを酸化する点に、非常に強い酸化剤である^-及びI ^-それらのBrに₂及びI _2つの分子形態。1つ目は赤みがかった液体で、2つ目は紫色の固体です。したがって、H ₃ PO ₄は、このような合成における好ましい選択肢です。

用途

クリーナーと溶剤

水和剤は、本質的に、さまざまな種類の物質を溶解するために使用されます。これは、それらが強酸であり、適度にあらゆる表面を洗浄できるためです。

その酸性プロトンは不純物または汚れの化合物に追加され、それらを水性媒体に溶解させてから、水によって運び去られます。

前記表面の化学的性質に応じて、１つの水素酸または別の水素酸を使用することができる。たとえば、フッ化水素酸はその場で溶解するため、ガラスの洗浄には使用できません。塩酸は、プールのタイルの汚れを取り除くために使用されます。

また、岩石や固体のサンプルを溶解して、小規模または大規模の分析または生産目的で使用できます。イオン交換クロマトグラフィーでは、残留塩酸のカラムを洗浄するために希塩酸が使用されます。

酸触媒

いくつかの反応は、それらを加速し、それらが起こる時間を短縮するために、非常に酸性の溶液を必要とします。これは、水和剤が入ってくる場所です。

この例は、氷酢酸の合成におけるヨウ化水素酸の使用です。石油産業はまた、製油所のプロセスで水素を必要とします。

有機および無機化合物の合成のための試薬

ヒドラシッドは酸性プロトンを提供するだけでなく、それぞれのアニオンも提供します。これらの陰イオンは、有機または無機化合物と反応して特定のハロゲン化物を形成します。このようにして、フッ化物、塩化物、ヨウ化物、臭化物、セレン化物、硫化物、およびその他の化合物を合成できます。

これらのハロゲン化物には、非常に多様な用途があります。たとえば、テフロンなどのポリマーの合成に使用できます。または中間体、そこから特定の薬物の分子構造にハロゲン原子が組み込まれます。

分子CH ₃ CH ₂ OH、エタノールがHClと反応して塩化エチルを形成するとします。

CH ₃ CH ₂ OH + HCl => CH ₃ CH ₂ Cl + H ₂ O

これらの反応のそれぞれは、有機合成で考慮されるメカニズムと多くの側面を隠します。

例

可能な化合物の数は当然制限されているため、水素酸の利用可能な例は多くありません。このため、それぞれの命名法を持ついくつかの追加の水素酸を以下に示します（省略形（ac）は無視されます）。

HF、フッ酸

HF分子が強い水素結合を形成する二元系の酸で、水中では弱い酸です。

H

それまで考えられていた水素酸とは異なり、多原子、つまり2つ以上の原子を持っていますが、硫黄と水素という2つの元素であるため、引き続きバイナリーです。

その角のあるMSM分子は感知できるほどの水素結合を形成せず、特徴的な腐った卵の臭いで検出できます。

HCl、塩酸

大衆文化で最もよく知られている酸の1つ。それは胃に存在する胃液の成分の一部でさえあり、消化酵素と一緒になって食物を分解します。

HBr、臭化水素酸

ヨウ化水素酸のような、気相中ではHに解離H-BR分子、線形から成る⁺（H ₃ O ⁺）及びBr ^-イオンは、それらが水に入ります。

H

テルルは特定の金属的性質を持っていますが、その水素酸はセレン化水素などの不快で毒性の高い蒸気を放出します。

カルコゲナイドの他の水素酸（周期表のグループ16から）と同様に、溶液中ではアニオンTe ^2-を生成するため、その価数は-2です。

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