2 Кислоты
Кислоты – это сложные соединения, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка.
С точки зрения электролитической диссоциации кислоты – это электролиты, которые в растворах и расплавах в качестве катионов образуют только катионы водорода Н+:
HNO3 = H++NO3- HClO4 = H++ ClO4-
Кислоты характеризуются основностью. Основность определяется числом атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов в химических взаимодействиях. По основности кислоты делят на одноосновные (HCl, HNO3, HClO4, CH3COOH и др.), двухосновные (H2SO4, H2SO3, H2SiO3 и др.), трехосновные (H3PO4, H3BO3) и т.д.
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато.
H2SO3=H++HSO3- Н 3PO4= H++ H2PO4-
HSO3- = H++ SO32- H2PO4-= H++ HPO42-
H2PO42-= H++ PO43-
В принципе любая многоосновная кислота в химической реакции может быть одноосновная. Например серная кислота при взаимодействии с гидроксидом натрия может быть 2-х-основной и одноосновной:
H 2SO4 + 2NaOH = K 2SO 4 + 2H 2O,
двухосновная
H 2SO4 + KOH = KНSO 4 + 2H 2O,
одноосновная
По наличию кислорода в своем составе кислоты делят на кислородсодержащие (H3PO4, HNO3 , CH3COOH ) и бескислородные (HCl, HBr, H2S).
Номенклатура кислот прошла долгий путь развития и складывалась постепенно. Поэтому ряд названий (серная, азотная, фосфорная и др.) сохраняются и в современной номенклатуре ИЮПАК наряду с систематическими названиями.
Систематические названия становятся полезными тогда, когда речь идет о менее распространенных кислотах, особенно, образованных элементами с переменной степенью окисления. В этих случаях традиционные названия требуют запоминания относящихся к ним формул, в то время как из систематических названий формулу можно вывести. То же относится и к солям, менее распространенных кислот. Например, систематическими будут названия: H2MnO4 – тетраоксоманганат (VI) водорода; HMnO4 – тетраоксоманганат (VIl) водорода.
В случае бескислородных кислот к названию элемента (или группы элементов), образующего кислоту, добавляют суффикс –овая и слово водород с окончанием – ная и словом кислота. Например: HF - фтороводородная кислота, H2S –сероводородная кислота, HCN - циановодородная кислота.
Названия кислородсодержащих кислот зависят от степени окисления кислотообразующего элемента. Максимальной степени окисления соответствует суффикс – н или – ов (HNO3 – азотная кислота, H2CrO4 – хромовая кислота). По мере понижения степени окисления суффиксы изменяются вследующей последовательности: - овая, - ист, - оватистая (НСlO3 – хлорноватая, HClO2 – хлористая, HСlO – хлорноватистая). Если элемент образует кислоты только в 2-х степенях окисления, то для названия кислоты, соответствующей низшей степени окисления элемента, используется суффикс – ист (HNO2 – азотистая).
Если элемент, находясь в одной и той же степени окисления, образует несколько кислот, то название кислоты, содержащее наименьшее количество атомов кислорода снабжается приставкой – мета, а название кислоты с наибольшим числом атомов кислорода – приставкой – орто (HРO3 – метафосфорная кислота, Н3РО4 – ортофосфорная кислота).
Если молекула кислоты содержит два атома кислотообразующего элемента, то перед ее названием помещается числительная приставка дву-, ди - или пиро - (Н4Р2О7 – двуфосфорная, дифосфорная или пирофосфорная кислота).
Кислоты, содержащие в своем составе группировку атомов – О-О- можно рассматривать как производные пероксида водорода – пероксокислоты ( или надкислоты). Например, H2SO5 – пероксосерная кислота, HNO3 – пероксоазотная кислота.
Порядок соединения атомов в молекуле отображают графические формулы:
Н3РО4 Н2SO4
Ф
изические
свойства.
Большинство кислот – это бесцветные
прозрачные жидкости, которые смешиваются
с водой в любых соотношениях. Бывают
также твердые кислоты (H3PO3,
H3BO3,
HJO4)
растворимые в воде. Нерастворимой в
воде является кремниевая кислота
(H2SiO3).
Некоторые кислоты являются растворами
газов в воде (HCl,
H2S).
Растворы кислот кислые на вкус.
Химические свойства.
1. Растворы кислот изменяют цвет индикаторов:
– лакмус (фиолетовый) в кислой среде красный;
– метилоранж (оранжевый) в кислой среде розовый (красный);
– фенолфталеин (бесцветный) в кислой среде бесцветный.
2. Взаимодействуют с основаниями с образованием соли и воды (реакция нейтрализация):
H 2SO4 + 2KOH = K 2SO 4 + 2H 2O,
2HNO 3+ Ca(OH) 3 = Ca(NO 3) 2 + 2H 2O.
3. Взаимодействуют с основными оксидами с образованием соли и воды:
2HNO3 + CuO = Cu(NO3) 2 + H2O,
2H 3PO 4 + 3CaO = Ca 3(PO4) 2 + 3H2O.
4. Взаимодействуют с амфотерными оксидами:
2SO4 + ZnO = ZnSO4 + H2O,
6HCl + Al2O3 = 2AlCl3 + 3H2O.
5. Взаимодействуют с металлами, стоящими в ряду напряжений доводорода):
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2
Исключение составляют кислоты-окислители: HNO3(разб), HNO3(конц), H2SO4(конц). Свои окислительные свойства эти кислоты проявляют за счет центральных атомов и поэтому они могут взаимодействовать с металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода, и при этом водород из кислот не выделяется:
Сu + 4HNO3 = Cu(NO3) 2 + 2NO2 + 2H2O.
6. Взаимодействуют с солями (реакции обмена) если выполняется одно из условий реакций обмена (образуется осадок, слабый электролит. выделяется газ):
H2SO4+ BaCl2 = BaSO4 + 2HCl
2HCl + K2CO3 = 2KCl + H2O + CO2
H2SO4(раствор))+ NaCl(раствор) = реакция не идет, но если
H2SO4(конц)+ 2NaCl(крист) = Na2SO4+ 2HCl.
7. Некоторые кислоты при нагревании, некоторые при комнатной температуре, разлагаются:
t
H 2SiO 3= SiO 2 + H2O,
4HNO 3 = 4NO 2 + O 2+ 2H2O.
С точки зрения электролитической диссоциации все общие свойства кислот обусловлены наличием в растворах ионов Н+
Получение кислот.
1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот):
SO 3 + H2O = H 2SO4
P2O5 + H2O = 2HPO3,
t
P2O5 + 3H2O = 2H 3PO 4.
2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):
H 2 + Cl 2 = 2HCl,
H 2 + S = H 2S.
3. Реакциями обмена соли с кислотой (если выполняется одно из условий реакций обмена):
Ba(NO3) 2 + H 2SO4 = BaSO4↓ + 2HNO3,
в том числе, вытеснение слабых, летучих или малорастворимых кислот из солей более сильными кислотами:
Na 2SiO 3 + 2HCl = H 2SiO 3↓+ 2NaCl
Na 2СO 3 + 2HCl = 2NaCl + CO 2↑+ H2O