Надо Знать

добавить знаний



Кислота



План:


Введение

Кислоты, в классическом определении - электролиты, которые при растворении в ионизирующего растворителе ( воде), диссоциируют с образованием ионов водорода (или протона, Н +), таким образом снижая кислотность раствора до величины менее pH 7,0. В современной химии обычно используется другое, хотя и подобное определение Бренстеда и Ловро, по которому кислоты обозначаются как химические соединения, являющиеся 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 is in equilibrium with H + + Cl -
  • HNO 3 is in equilibrium with H + + NO - 3
  • H 2 SO 4 is in equilibrium with 2H + + SO 2 - 4

Атомы водорода, входящие в состав молекул кислот и могут видщеплюватись 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 металоподибних групп, как NH 4) с образованием солей.

Атомы или группы атомов, соединенных с кислотными атомами водорода в молекулах кислот, называются кислотными остатками. Так, атом хлора в хлоридной кислоте (точнее анион хлора С1 -) называется кислотным остатком соляной кислоты, группа атомов NO 3 в азотной кислоте (точнее анион NO - 3 ) Является кислотным остатком азотной кислоты, а группа атомов SO 4 в серной кислоте (точнее анион SO 2 - 4 ) -


1. Кислородные и бескислородные кислоты

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

К наиболее применяемых кислородных кислот относятся сульфатная (серная) кислота H 2 SO 4, нитратная (азотная) кислота HNO 3 и фосфатная (фосфорная) кислота H 3 PO 4.

Кислородные кислоты можно рассматривать также как гидроксиды (чаще неполные, или оксиды-гидроксиды) кислотных оксидов, т.е. как продукты присоединения воды к кислотным оксидов (ангидридов). их изображают следующей общей формуле: n R x O y ? m Н 2 О, где x и y зависят от валентности кислотообразующей элемента, а n и m - от типа кислоты. Например:

  • SO 3 + Н 2 О = SO 3 ? Н 2 О, или SO 2 (ОН) 2

(Серная кислота Н 2 SO 4)

  • Р 2 O 5 + H 2 O = Р 2 О 5 ? Н 2 О, или 2РО 2 (ОН)

(Метафосфатна кислота НРО 3)

  • Р 2 О 5 + 3Н 2 О = Р 2 О 5 ? 3Н 2 О, или 2РО (ОН) 3

(Ортофосфатна кислота Н 3 РО 4).

Однако гидроксидами (или оксидами-гидроксидами) кислоты обычно не называют, а термином гидроксид пользуются только для названий оснований (гидроксидов металлов) и амфотерных гидроксидов. Примером наиболее применяемых бескислородных кислот могут быть хлоридная (хлороводневои, или соляная) кислота HCl, бромидна кислота HBr, сульфидная (сероводородная) Н 2 S и другие кислоты.


2. Основность кислот

Зависимости от количества кислотных атомов водорода молекулы кислот. Делятся на одноосновные, двухосновные, три основных и т. д. Например, соляная кислота HCl одноосновная, серная кислота H 2 SO 4 - двухосновная, фосфатная кислота H 3 PO 4 - три основных и т. д.

3. Структурные формулы

При составлении структурных формул кислот следует иметь в виду, что кислотные атомы водорода в молекулах кислородных кислот связаны не непосредственно с атомом кислотообразующей элемента, а через кислород. Это надо помнить, потому что есть немало кислот, основность которых не совпадает с количеством атомов водорода в составе их молекул. Так, в состав ацетатной кислоты (уксусной кислоты) входят четыре атома водорода, хотя она одноосновная. Последнее объясняется тем, что в молекуле этой кислоты только один атом водорода соединен с атомом углерода через кислород, а три атома связаны непосредственно с атомом углерода. Поэтому при диссоциации молекула ацетатной кислоты отщепляет только один катион водорода, который может замещаться катионом металла с образованием соли

CH_3COOH \; \ overrightarrow {\ leftarrow} CH_3COO ^ - + H ^ +

В отличие от кислородных, в молекулах бескислородных кислот кислотные атомы водорода связаны непосредственно с атомами кислотообразующих элемента. Обычно кислотообразующей элемент относится к галогенов или халькогенов, но возможны галогензаминни группы (HCN - синильная кислота). Для примера приведем структурные формулы некоторых кислот:

 Н 2 S Н 2 SO 4 H 3 PO 4 СН 3 СООН 
 Н-О О Н-О Н О \ / / \ | / / Н-S-Н S Н-О-Р = О Н-С-С / \ \ / | \ HO O HO H OH Сульфидная кислота Серная кислота Фосфатная кислота Ацетатная кислота 

4. Номенклатура

Названия кислот лучше выводить от международных названий кислотных остатков. При этом для кислородных кислот в случае проявления кислотообразующей элементом наивысшей возможной валентности название кислоты имеет окончание-атна, например:

Если же кислотообразующей элемент проявляет в молекуле данной кислоты ниже положительную валентность, то название кислоты имеет окончание-итна или-итна. Например:

Названия бескислородных кислот в таких случаях имеют окончание-идна или-идна. Например:


5. Свойства

Некоторые кислоты при обычных условиях представляют собой жидкости, например нитратная HNO 3 и сульфатная Н 2 SO 4 кислоты, а некоторые - твердые вещества, как фосфатная кислота Н 3 РО 4, боратный Н 3 ВО 3 и др.. Большинство кислот хорошо растворяется в воде, но некоторые практически не растворяются (например, силикатный кислота H 2 SiO 3). 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 обусловливаются наличием в их растворах ионов водорода.

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

Например:

  • HCl + NaOH = NaCl + H 2 O
  • 3H 2 SO 4 + 2Al (OH) 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 6Н 2 О

С основными и амфотерными оксидами кислоты тоже образуют соли

  • 2HNO 3 + MgO = Mg (NO 3) 2 + H 2 O
  • 3H 2 SO 4 + Al 2 O 3 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 O

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

  • 2HCl + Zn = ZnCl 2 + H 2
  • 3H 2 SO 4 + 2Al = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2

6. Получение

Кислоты, как и основы, можно добывать разными способами.

1. Непосредственным сообщением ангидридов с водой

  • SO 3 + Н 2 О = Н 2 SO 4
  • N 2 O 5 + Н 2 О = 2HNO 3

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 зависимости от условий одна молекула ангидрида может реагировать с одной, двумя и более молекулами воды. Вследствие этого молекула создаваемой кислоты может содержать различное количество атомов водорода и кислорода, хотя валентность кислотообразующих элемента остается той же. Если кислота образуется в результате взаимодействия одной молекулы ангидрида с одной 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:

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

  • Н 2 SO 4 + 2NaCl = Na 2 SO 4 + 2HCl ↑ (при нагревании)
  • H 2 SO 4 + Na 2 SiO 3 = Na 2 SO 4 + H 2 SiO 3

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

Например:

  • FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S ↑
  • Н 2 + Cl 2 = 2HCl

В технике для получения соляной кислоты пользуются последним способом.


Источники

  • Ф. А. Деркач "Химия" Л. 1968

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам