Кислоты

Материал из ALL
Перейти к: навигация, поиск

Кислоты, в классическом определении — электролиты, которые при растворении в ионизирующем растворителе (воде), диссоциируют с образованием ионов водорода (или протона, Н+), таким образом снижая кислотность раствора до величины менее чем pH 7,0.

Общее описание[править]

()

Неорганические кислоты

()

Карбоновые кислоты

В современной химии обычно используется другое, хотя и подобное определение Бренстеда и Ловро, по которому кислоты обозначаются как химические соединения, которые являются донорами протонов и принимают электроны для образования ионных связей. Кислоты вступают в реакции с основами, образуя соли, а также действуют как растворители. Сильные кислоты коррозионные, разбавленные кислоты имеют кислый или острый вкус, хотя в некоторых органических кислотах этот вкус частично скрыт за другими вкусовыми характеристиками.

Примерами диссоциации кислот в водном растворе с образованием Н+ являются:

  • HCl = H+ + Cl-
  • HNO3 = H+ + NO-3

H2SO4 = 2H+ + SO2-4

Атомы водорода, входящие в состав молекул кислот и способные отделяться от молекул кислот при их диссоциации в виде катионов водорода Н+, называются кислотными атомами водорода. Кислотные атомы водорода в молекулах кислот могут замещаться атомами металлов (или металлоподобными группами, таких как NH4) с образованием солей.

Атомы или группы атомов, соединенные с кислотными атомами водорода в молекулах кислот, называются кислотными остатками. Так, атом хлора в соляной кислоте (точнее анион хлора Cl) называется кислотным остатком соляной кислоты, а группа атомов NO3 в азотной кислоте ​​является кислотным остатком азотной кислоты.

Бескислородные и кислородосодержащие кислоты[править]

В зависимости от того, входит кислород в состав кислотного остатка или не входит, кислоты делятся на кислородные и бескислородные.

К наиболее употребляемых кислородных кислот относятся сульфатная (серная) кислота H2SO4, азотная кислота HNO3 и фосфорная кислота H3PO4.

Кислородные кислоты можно рассматривать также как гидроксиды (чаще неполные или оксиды-гидроксиды) кислотных оксидов, то есть как продукты присоединения воды к кислотным оксидам (ангидридам). Их изображают по такой общей формуле: NRXOY • MН2О, где x и y зависят от валентности кислотообразующего элемента, а n и m — от типа кислоты. Например:

Однако гидроксидами (или оксидами-гидроксидами) кислоты обычно не называют, а термин гидроксид пользуются только для названий оснований (гидроксидов металлов) и амфотерных гидроксидов. Примером наиболее употребляемых бескислородных кислот могут быть соляная кислота HCl, бромоводородная кислота HBr, сероводородная Н2S и другие кислоты.

Основность кислот[править]

В зависимости от количества кислотных атомов водорода молекулы кислот классифицируются на одноосновные, двухосновные, трёхосновные и т. д. Например, соляная кислота — одноосновная, серная кислота — двухосновная, фосфорная кислота — трехосновная и т. д.

Свойства[править]

()

Взаимодействие кислот с индикаторами

Некоторые кислоты при обычных условиях представляют собой жидкости, например азотная и серная кислоты, а некоторые — твердые вещества, как фосфорная, борная и др. Большинство кислот хорошо растворяется в воде, но некоторые практически не растворяются (например, кремниевая кислота). Водные растворы кислот отмечаются кислым вкусом, разрушают растительные и животные ткани и изменяют окраску индикаторов, в частности окрашивают лакмус в красный цвет. Эти общие свойства всех кислот обуславливаются наличием в их растворах ионов водорода.

Химические свойства кислот определяются их отношением к основам и основных оксидов. Наиболее характерной свойством их является способность вступать с основами в реакции нейтрализации.

Например:

  • HCl + NaOH = NaCl + H2O
  • 3H2SO4 + 2Al(OH)3 = Al2(SO4)3 + 6Н2О

С основными и амфотерными оксидами кислоты тоже образуют соли:

  • 2HNO3 + MgO = Mg(NO3)2 + H2O
  • 3H2SO4 + Al2O3 = Al2(SO4)3 + 3H2O

Кроме того, кислоты взаимодействуют и с активными металлами (стоящими в электрохимическом ряду напряжений левее водорода) с образованием соли и выделением водорода (из азотной кислоты водород не выделяется). Например:

  • 2HCl + Zn = ZnCl2 + H2
  • 3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2

Получение[править]

()

Получение концентрированной серной кислоты

Кислоты, как и основы, можно добывать разными способами.

1. Непосредственным взаимодействием ангидрида с водой:

  • SO3 + Н2О = Н2SO4
  • N2O5 + Н2О = 2HNO3

Этим способом можно получать кислоты только в том случае, когда ангидрид непосредственно взаимодействует с водой. При этом следует иметь в виду, что при получении некоторых кислот в зависимости от условий одна молекула ангидрида может реагировать с одной, двумя и более молекулами воды. В результате молекула создаваемой кислоты может содержать разное количество атомов водорода и кислорода, хотя валентность кислотообразующего элемента остается той же самой. Если кислота образуется в результате взаимодействия одной молекулы ангидрида с другой молекулой воды, то к названию кислоты добавляется префикс мета-, а когда на одну молекулу ангидрида приходится две или три молекулы воды, то добавляется префикс орто-.

Например:

  • Р2О5 + H2O = 2НРО3 (метафосфорная кислота)
  • Р2О5 + 3Н2О = 2Н3РО4 (ортофосфорная кислота)

2. Взаимодействием кислот с солями. Этим способом можно пользоваться тогда, когда получаемая кислота является летучей или нерастворимой. Например:

  • Н2SO4 + 2NaCl = Na2SO4 + 2HCl ↑ (при нагревании)
  • H2SO4 + Na2SiO3 = Na2SO4 + H2SiO3

3. Бескислородные кислоты можно получать как их вытеснением из солей другими кислотами, так и непосредственным сообщением элементов с последующим растворением получаемых кислот в воде.

Например:

  • FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S ↑
  • Н2 + Cl2 = 2HCl

В промышленности для добычи соляной кислоты пользуются последним способом.

Литература[править]

  • Деркач Ф. А. Химия. — Львов: Львовский университет, 1968. — 312 с.

Ссылки[править]