Acidi alogenidrici
Gli acidi alogenidrici sono composti binari costituiti da idrogeno e un alogeno che, a temperatura ambiente, si presentano gassosi.
Proprietà
Gli acidi alogenidrici sono detti tali quando si trovano in soluzione in cui manifestano la loro acidità mentre sono detti alogenuri di idrogeno quando sono allo stato gassoso.
In questo stato di aggregazione sono incolori e in presenza di aria umida producono fumi di vapore.
Tra gli acidi alogenidrici solo il fluoruro di idrogeno ha una temperatura di ebollizione elevata infatti a temperature inferiori a 19.5°C si presenta liquido.
Tale apparente anomalia è dovuta al fatto che HF, contrariamente a HCl, HBr e HI forma legami a idrogeno.
Sintesi
Al livello industriale è possibile ottenere il cloruro di idrogeno e il bromuro di idrogeno per reazione diretta con l’idrogeno:
H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g)
H2(g) + Br2(g) → 2 HBr(g)
In generale per ottenere un acido alogenidrico si fa reagire un acido forte concentrato come l’acido solforico con un alogenuro metallico a caldo:
CaF2(s) + H2SO4(aq) → CaSO4(s) + 2 HF(g)
L’allontanamento del fluoruro di idrogeno gassoso porta la reazione a completezza secondo il principio di Le Chatelier.
Il fluoruro di idrogeno può essere anche ottenuto come sottoprodotto nella preparazione di fertilizzanti fosfatici dalla reazione tra fluoroapatite e acido solforico:
Ca5(PO4)3F + 5 H2SO4 → 5 CaSO4 + 3 H3PO4 + HF
Il cloruro di idrogeno può essere ottenuto, sia a livello industriale che in laboratorio, dalla reazione tra acido solforico concentrato e un cloruro. Viene usato abitualmente il cloruro di sodio in quanto è il sale meno costoso:
NaCl + H2SO4 → HCl + NaHSO4
In alternativa all’acido solforico può essere utilizzato acido fosforico in presenza di cloruro e non appena si ha la formazione di HCl esso si allontana portando a completamento la reazione:
NaCl + H3PO4 → HCl + NaH2PO4
Il bromuro di idrogeno e lo ioduro di idrogeno non possono essere preparati utilizzando acido solforico in quanto esso è un agente ossidante in grado di ossidare sia il bromo che lo iodio.
In alternativa è possibile usare l’acido fosforico che è un agente ossidante molto più blando.
Tutti gli alogenuri di idrogeno sono solubili in acqua in cui formano acidi alogenidrici che sono tutti ad eccezione di HF acidi forti.
Si riteneva che HF fosse un acido debole a causa dell’ energia di legame tra idrogeno e fluoro, tuttavia l’alta entalpia di idratazione dello ione fluoruro compensa quella spesa nella rottura del legame.
Solo più recentemente evidenze spettroscopiche hanno mostrato che HF si dissocia in acqua quasi completamente ma anziché dar luogo alla formazione di ioni H3O+ e F– liberi a causa della reciproca attrazione essi si legano tra loro e l’equilibrio di dissociazione non è spostato verso la formazione di ioni liberi.