Was ist eine nicht oxidierende Säure?

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Säure-Base-Reaktionen und Oxidations-Reduktions-Reaktionen sind zwei übliche und sehr unterschiedliche Klassen chemischer Reaktionen. Während Säure-Base-Reaktionen einen Ionenaustausch zwischen einer sauren Spezies und einer basischen Spezies beinhalten, ohne dass sich die Oxidationsstufen eines beteiligten Atoms ändern, beinhalten Oxidations-Reduktions-Reaktionen einen Elektronenaustausch, der die Oxidationsstufen beeinflusst.

Zusätzlich zu diesem grundlegenden Unterschied beinhalten Säure-Base- und Oxidations-Reduktions-Reaktionen auch unterschiedliche Arten von chemischen Reagenzien. Die Säure-Base-Verfahren erfordern das Eingreifen von Säuren und Basen, während die Oxidations-Reduktions-Verfahren Oxidationsmittel und Reduktionsmittel erfordern. Es gibt einige chemische Verbindungen , die an beiden Arten von chemischen Reaktionen teilnehmen können , während eine andere Gruppe von Verbindungen nur an einer der beiden teilnehmen kann. Nicht oxidierende Säuren sind ein Beispiel für Chemikalien, die zu dieser zweiten Gruppe gehören.

Um zu verstehen, was es bedeutet, dass eine Substanz eine nicht oxidierende Säure ist, müssen wir zuerst verstehen, was eine Säure und was ein Oxidationsmittel ist.

Was ist eine Säure?

Es gibt verschiedene Konzepte von Säuren und Basen. Aus Sicht der Arrhenius-Säure-Base-Theorie ist eine Säure eine Substanz, die in wässriger Lösung ionisieren kann und H + -Ionen (Protonen) in die Lösung freisetzt. Aus Sicht der Theorie von Brønsted und Lowry sind Säuren diejenigen Substanzen, die in der Lage sind, ein Proton an eine Base abzugeben; während die Lewis-Theorie Säuren als elektronenarme chemische Spezies definiert, die in der Lage sind, ein Elektronenpaar in einer dativen kovalenten Bindung aufzunehmen.

Nicht oxidierende Säuren

Von allen Definitionen ist die von Lewis die breiteste und umfasst alle Substanzen, die wir als Säuren kennen. Das Konzept impliziert, dass eine Substanz, um als Säure zu wirken, mit einer anderen reagieren muss, die als Base wirkt.

Was ist ein Oxidationsmittel?

Oxidationsmittel sind Substanzen, die einer anderen chemischen Substanz ein oder mehrere Elektronen entziehen können. Während des Prozesses wird das Oxidationsmittel reduziert, während die andere Substanz (das sogenannte Reduktionsmittel) oxidiert wird. Mit anderen Worten, Oxidationsmittel sind Substanzen, die andere Substanzen oxidieren können, und von dieser Fähigkeit haben sie ihren Namen.

Das Hauptmerkmal eines guten Oxidationsmittels ist sein hohes Reduktionspotential. Dies weist darauf hin, dass sie eine starke Reduktionstendenz haben, was wiederum impliziert, dass sie eine große Kapazität haben, andere Spezies zu oxidieren.

Was ist eine nicht oxidierende Säure?

Basierend auf den vorherigen Konzepten können wir eine allgemeine Definition dafür erstellen, was eine nicht oxidierende Säure ist . In diesem Sinne können wir sagen, dass eine nicht oxidierende Säure jede chemische Substanz ist, die in der Lage ist, ein Proton an eine andere abzugeben oder ein Elektronenpaar in Form einer dativen kovalenten Bindung aufzunehmen, die aber nicht die Tendenz hat, zu reduzieren oder zu anderen chemischen Spezies oxidieren . Mit anderen Worten, eine nicht oxidierende Säure ist eine Säure mit einem relativ niedrigen Reduktionspotential.

Bei dieser Definition ist Vorsicht geboten, da sie irreführend sein kann. Alle Arrhenius- oder Brønsted- und Lowry-Säuren erzeugen Protonen oder H + -Ionenund diese können zu molekularem Wasserstoff reduziert werden und wirken somit als Oxidationsmittel. Aus dieser Sicht könnten wir dann sagen, dass alle Arrhenius- oder Brønsted- und Lowry-Säuren oxidierende Säuren sind. Dies wird jedoch nicht berücksichtigt. Um Verwirrung zu vermeiden, werden oxidierende Säuren als solche angesehen, die in Lösung einige Spezies erzeugen, deren Reduktionspotential größer ist als das von Wasserstoff. Da Reduktionspotentiale in Bezug auf die Standard-Wasserstoffelektrode gemessen werden, der per Definition der Wert Null zugeordnet ist, wird der Begriff des Oxidationsmittels umgedeutet als Stoff mit positivem Reduktionspotential.

Wir können also eine nicht oxidierende Säure als jede chemische Substanz definieren, die in der Lage ist, ein Proton an eine andere abzugeben oder ein Elektronenpaar in Form einer kovalenten Dativbindung aufzunehmen, und die keine Spezies mit einem positiven oder erzeugt negatives Reduktionspotential größer als das von Wasserstoff .

Eigenschaften nicht oxidierender Säuren

Nicht oxidierende Säuren haben die allgemeinen Eigenschaften von Säuren und einige andere, die sie nicht oxidierend machen. Diese Merkmale sind:

  • Sie sind sauer schmeckende Substanzen.
  • Sie sind im Allgemeinen wasserlöslich.
  • Sie produzieren wässrige Lösungen mit saurem pH-Wert (weniger als 7).
  • Sie können sowohl starke als auch schwache Säuren sein.
  • Sie haben keine Tendenz, Elektronen aufzunehmen oder zu schrumpfen.
  • Sie erzeugen keine Ionen mit einem Reduktionspotential größer oder gleich Null.
  • Sie sind nicht leicht zu reduzieren.
  • Sie können ätzend und reizend für die Haut und andere organische Gewebe sein.
  • Sie können mit aktiven Metallen reagieren, um gasförmigen Wasserstoff zu erzeugen.

Warum oxidieren einige Säuren und andere nicht?

Der Grund dafür, dass es oxidierende Säuren und nicht oxidierende Säuren gibt, liegt einfach darin, dass Acidität und Reduktionspotential nicht unbedingt miteinander zusammenhängen. Die Acidität ist eine Funktion der Stabilität einer Säure relativ zur Stabilität ihrer konjugierten Base. Substanzen, die stark sauer sind, haben entweder sehr instabile Strukturen, die sich bei Umwandlung in die konjugierte Base stabilisieren, oder bilden konjugierte Basen, die besonders stabil sind; oder beide können auch gleichzeitig auftreten.

Stattdessen hängt die Fähigkeit einer Substanz, sich als Oxidationsmittel zu verhalten, vom Reduktionspotential und der Stabilität der reduzierten Spezies ab, die sich von der konjugierten Base unterscheidet.

Zwei anschauliche Beispiele für den Unterschied zwischen oxidierenden und nicht oxidierenden Säuren

Viele Mineralsäuren sind starke Säuren und gleichzeitig gute Oxidationsmittel. Ein typisches Beispiel ist Salpetersäure (HNO 3 ), die bei Dissoziation in Wasser Nitrat-Ionen (NO 3 ) erzeugt, die leicht zu Stickstoffmonoxid (NO) reduziert werden können. Nitrat ist ein gutes Oxidationsmittel, da es ein positives Reduktionspotential von +1,10 V hat, was relativ hoch ist.

Dass Nitrat ein gutes Oxidationsmittel ist, liegt daran, dass in allen stabilen Resonanzstrukturen für dieses Ion das zentrale Stickstoffatom eine positive Formalladung trägt, obwohl Stickstoff ein stark elektronegatives Element ist. Dadurch hat Stickstoff eine starke Tendenz, Elektronen aufzunehmen und zu reduzieren.

Dies steht im Gegensatz zu Salzsäure (HCl), die ebenfalls eine starke Mineralsäure , aber kein Oxidationsmittel ist. Die konjugierte Base der Salzsäure, also das Chlorid-Ion (Cl ), hat sein volles Oktett und ist auch an einem stark elektronegativen Atom negativ geladen, was der Idealfall ist. Tatsächlich kann Chlor nicht über das Chloridion hinaus reduziert werden, sodass HCl unmöglich als Oxidationsmittel wirken kann (es sei denn, H+ ist das Oxidationsmittel, aber wie wir bereits gesehen haben, zählt H+ nicht).

Beispiele für nicht oxidierende Säuren

Beispiel für nicht oxidierende Säure

Es gibt viele nicht oxidierende Säuren. Die meisten organischen Säuren sind nicht oxidierend, während alle Hydrocide ebenfalls nicht oxidierend sind. Nachfolgend finden Sie eine Liste von 13 nicht oxidierenden Säuren, die üblicherweise im Labor verwendet werden.

Flusssäure (HF) Schwefelwasserstoff ( H2S ) Benzoesäure (C 6 H 5 COOH)
Salzsäure (HCl) Kohlensäure (H 2 CO 3 ) Chloressigsäure (ClCH 2 COOH )
Bromwasserstoffsäure (HBr) Essigsäure (CH 3 COOH) Ameisensäure (HCOOH)
Jodwasserstoffsäure (HI) Phosphorsäure (H 3 PO 4 ) Trifluoressigsäure (CF 3 COOH)
Schwefelsäure (H 2 SO 4 )    

Verweise

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Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

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