Кислоти в хімії - класифікація, отримання, властивості, формули та визначення з прикладами

З курсу природознавства ви знаєте про оцтову кислоту, у 7 класі згадувалася сірчана кислота. Кислий смак лимонам надає саме лимонна кислота. Зверніть увагу, що слово «кислота» є в кожному з цих словосполучень. Це тому, що ці речовини належать до однієї групи складних речовин – кислот. При цьому сірчана кислота — неорганічна речовина, а оцтова та лимонна — органічні.

Що ж являють собою кислоти

Кислоти – складні речовини. Подібно до оксидів, вони складаються з двох частин, а об'єднати їх в одну групу дозволяє наявність атомів водню.

Ознайомимося з наведеними формулами кислот:

Якісний склад цих формул підтверджує наявність одного або кількох атомів водню.

Розділимо формули кислот рисочкою на дві частини так, щоб у першій були атоми водню:

Решту називають кислотним залишком.

Друга частина формул кислот відрізняється від першої частини за складом.

Атоми водню є і в складі аміаку, але він не відноситься до класу кислот. Адже кислотам властива ще одна загальна ознака. здатність атомів водню заміщатися атомами металів та утворювати при цьому солі.

Кислоти - це складні речовини, які містять атоми водню, здатні заміщуватися металом, та кислотний залишок.

Назви кислот

Ознайомтеся з таблицею 1, до неї внесені неорганічні кислоти, з якими ви стикатиметеся найчастіше.

До цього часу ви розглядали валентність як здатність атомів одного хімічного елемента з'єднуватися чи заміщати певну кількість атомів іншого елемента.Відтепер ваші знання про цю фізичну характеристику атомів поповняться інформацією про валентність кислотних залишків. Виявляється, що кислотні залишки також здатні поєднувати певну кількість атомів чи груп атомів.

Запис загальної формули кислот має такий вигляд:

Таким чином, валентність кислотного залишку дорівнює кількості атомів водню.

Фізичні властивості кислот

Неорганічні кислоти, переважно, — рідини. Серед них зовсім мало твердих речовин (з наведених у таблиці 1 лише ортофосфорна) немає газоподібних.

Кислоти безбарвні, густина всіх кислот більше одиниці. Вони добре розчиняються у воді (за винятком деяких, зокрема кремнієвої).

І назва класу з'єднань кислоти, і сприйняття смакового відчуття кислий - Слова однокорінні. І це не випадково, адже кислоти здебільшого кислі на смак. Ви це знаєте з власного досвіду, вживаючи кисломолочні продукти (кефір, йогурт), фрукти, квашені та свіжі овочі (лимони, яблука тощо).

Запам'ятайте! У хімічному кабінеті в жодному разі не можна пробувати кислоти та будь-які інші речовини на смак! Це дуже небезпечно!

Кислоти ушкоджують слизові оболонки органів травлення, при вдиханні парів подразнюють слизові оболонки органів дихання, потрапляючи на шкіру, викликають почервоніння, болючі відчуття, а при великій концентрації - важкі опіки. Кислоти псують одяг — на місці їхнього потрапляння одразу або з часом з'являється дірка. Деякі кислоти мають різкий неприємний запах, наприклад, соляна, сірчана, азотна.

Проте робота з кислотами у шкільному хімічному кабінеті безпечна, оскільки учні працюють із розведеними кислотами, а чи не з чистими речовинами.При цьому не можна допускати попадання кислот на одяг або тіло, особливо в очі.

Щільності всіх кислот більше одиниці, тобто вони важчі за воду. Існує правило приготування розчинів кислот: кислоту ллють у воду (не навпаки!) невеликими порціями, помішуючи скляною паличкою. Чому так? Маючи густину більшу, ніж густина води, кислота проходить крізь товщу води на дно судини і змішується з водою. Якщо ж зробити навпаки - воду лити в кислоту, - вода накопичуватиметься на поверхні кислоти, від сильного розігрівання (внаслідок хімічної взаємодії) вона закипить, а її бризки можуть потрапити на тіло чи одяг. Якщо так приготувати розчин сірчаної кислоти, то в результаті сильного розігрівання скляну посудину може навіть тріснути.

Однак кислоти не руйнують скло (виняток - плавикова кислота деякі пластмаси і гуму. Тому під час роботи з кислотами вам не завадить фартух з полівінілхлоридного матеріалу).

Запис складу кислот за допомогою структурних формул

Як ви знаєте, структурні формули показують як кількісний і якісний склад молекул, а й порядок з'єднання атомів у яких. Як записувати структурні формули кислот?

приклад 1. Записати структурну формулу соляної кислоти

Знаючи, що одна рисочка у структурній формулі відповідає одній одиниці валентності, а водень та кислотний залишок цієї кислоти одновалентні, записуємо:

приклад 2. Записати структурну формулу сірчаної кислоти.

Щоб правильно записати структурну формулу кислоти, молекулярна формула якої слід пам'ятати, що в молекулах кисневмісних кислот атоми водню з'єднані з атомами кисню:

Підсумки:

• Кислоти - клас неорганічних сполук, молекули яких складаються з атомів водню, здатних заміщатися атомами металів, та кислотного залишку.
• Валентність кислотного залишку визначається кількістю атомів водню, які можуть бути заміщені атомами металу.
• Працюючи з кислотами, необхідно пам'ятати про їх хімічні властивості та суворо дотримуватись правил безпечної роботи з ними.

Тривіальні назви кислот (сірчана, соляна та ін) з'явилися в останньому десятилітті XVIII ст., коли в 1792 про них повідомив від імені своїх колег-хіміків французький вчений Антуан Лавуазьє на засіданні Паризької академії. А раніше кислоти називалися довільно. Серед кількох назв сірчаної кислоти була й назва «купоросна», карбонатної – «повітряна».

Нова хімічна номенклатура впроваджувалась повільно. У Росії до запропонованих назв звернулися лише за 100 років. Зокрема, ще в 1875 р. в Петербурзькій академії наук обговорювалася можливість застосування для кислоти назви «Водень сірович чотирикислів», подібно до прізвища, імені та по батькові людини.

Здатність металів витісняти водень із кислот

Повернемося до визначення кислот як складних речовин, у молекулах яких атоми водню здатні заміщуватися атомами металів, і підтвердимо це досвідченим шляхом.

Досвід 1. Помістимо в пробірку трохи магнієвої тирси, доллємо до неї води і спостерігатимемо. При кімнатній температурі жодних змін немає.

Досвід 2 Помістимо в пробірку трохи магнієвої тирси, доллємо до неї розведеного розчину сірчаної кислоти (1 частина кислоти і приблизно 5 частин води) і швидко закриємо пробірку пробкою з газовідвідною трубкою.При кімнатній температурі магній активно взаємодіє з кислотою, що свідчить виділення бульбашок газоподібної речовини.

Зберемо газ способом витіснення води та випробуваємо його. Для цього наповнену газом пробірку закриємо під водою скляною пластиною та витягнемо пробірку із посудини.

З'ясуймо, який газ ми зібрали. Вам відомо, що кисень підтримує горіння і в посудині з ним сірник або тліюча тріска яскраво загоряться. Наявність водню також можна встановити за допомогою запаленого сірника — полум'я його достатньо, щоб підпалити водень. Виходячи з того, що у складі сірчаної кислоти є і атоми водню, і атоми кисню, перевіримо, який газ — водень чи кисень — ми зібрали: піднісши запалений сірник до отвору пробірки, почуємо приглушену бавовну (вибух). Окислення водню спровокувало невеликий вибух, а яскравого горіння сірника не спостерігалося.

Магній витіснив з кислоти не кисень, а водень, про що свідчить продукт реакції водень:

Отже, в результаті реакції утворилася проста газоподібна речовина. Воно не має запаху і кольору, тому ми і виявили його тільки після спалення водню, що утворився.

Проаналізуйте склад іншого продукту цієї реакції і зробіть висновок, просте це речовина чи складне. Утворена речовина відноситься до класу неорганічних сполук. солей. З представником цього класу сполук – кухонною сіллю – ви вже зустрічалися, розділяючи суміш солі та води випаровуванням. Скористаємося цим способом і перевіримо дослідним шляхом наявність солі у розчині. Для цього кілька крапель розчину, що утворився після реакції, випаруємо на скляній пластині. Після випаровування води на ній залишиться невелика кількість солі білого кольору.

Продовжимо дослідження здатності атомів металевих елементів замінювати атоми водню в молекулах кислот, але вже на прикладі інших металів, і зробимо досвід із соляною кислотою та цинком.

Досвід 3. Помістимо (обережно!) на дно пробірки кілька гранул металу цинку, доллємо до них розведену соляну кислоту і спостерігатимемо. Досить швидко поверхня гранул покриється бульбашками газоподібної речовини. Підігріємо вміст пробірки, і газ виділятиметься активніше. (Згадайте, як визначається відносна щільність газів повітрям. Обчисліть щільність водню повітрям і запропонуйте, як потрібно правильно тримати пробірку, щоб вона наповнилася воднем.) Розрахунки підтверджують, що водень у 14,5 рази легший за повітря. Отже, щоб наповнити пробірку воднем, її потрібно тримати догори дном. Зберемо водень у суху пробірку способом витіснення повітря та випробуваємо його.

Як і в попередньому досвіді, лунає приглушена бавовна. Отже, цинк витіснив атоми водню з молекул соляної кислоти, з атомів утворилися молекули водню, і це досвід щойно підтвердив:

На стінках пробірки з'явилися крапельки води - продукту окислення водню.

Запам'ятайте! Реакція горіння водню супроводжується вибухом. Тому для безпеки проведення об'єм водню не повинен перевищувати місткості пробірки.

Досвід 4. До мідної тирси додамо розведену соляну кислоту. Спостереження показує, що реакції не відбувається: колір міді та розчину не змінився, утворення газоподібної речовини не спостерігається. Підігріємо вміст пробірки і вкотре переконаємося у відсутності будь-яких змін, т. е. мідь не витісняє водень із кислоти.

Таким чином, досвідченим шляхом ми з'ясували, що одні метали здатні витісняти водень із кислот, інші – ні. Цю властивість металів досліджував російський учений Микола Миколайович Бекетов і за здатністю металів витісняти водень із кислот становив 1863 р. витісняючий ряд металів, або ряд активності металів:

Микола Миколайович Бекетов (1827 - 1911) - відомий вчений у галузі фізики та хімії, російська за походженням. Багато років працював професором Харківського університету (нині Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна). Вчений стояв біля джерел однієї з галузей хімічної науки — фізичної хімії. Йому належить відкриття одного із способів видобутку металів із руд-оксидів — алюмінію. При цьому способі використовують властивості алюмінію за певної температури вступати в реакцію з оксидом металу з подальшим окисленням. В результаті виділяється метал у вигляді простої речовини високого ступеня чистоти. Так видобувають високу чистоту залізо, хром, кобальт, нікель, марганець.

У 1863 р. Бекетов становив витісняючий ряд металів (ряд активності металів).

Усі метали, розташовані у ряді активності металів ліворуч від водню, витісняють водень із кислот. Ця здатність металів слабшає від літію до свинцю. Метали, розташовані у витіснювальному ряду після водню, не витісняють водень із кислот, тобто не взаємодіють із кислотами. Ця закономірність не поширюється на азотну кислоту, яка взаємодіє з металами, розташованими як до водню, а й після нього, проте однією з продуктів реакції не водень, а вода. Аналогічно реагує з металами та концентрована сірчана кислота.

Наявність у ряду активності металів водню дає можливість дійти невтішного висновку у тому, чи буде взаємодіяти метал із кислотою.

Слід також знати, що метали витісняють водень не лише з кислот, а й із води, в якій кислота розчинена, тому запис лише одного рівняння (метал + кислота) не завжди відповідає дійсності.

У проведених нами дослідах активність металів змінювалася так:

З'ясуємо місце металів у низці активності і переконаємося, що результати цих дослідів відповідають закономірності, встановленій М. М. Бекетовим.

Поняття про індикатори

Індикаторами називають речовини або тіла, за допомогою яких виявляють конкретну ознаку іншої речовини, тіла або матеріалу. Наприклад, у електромонтерів є прилад, який називається індикатором електричного струму. , за допомогою яких визначають наявність кислот або основ у розчині.

У шкільній хімічній лабораторії користуються переважно такими індикаторами: лакмусом, метиловим помаранчевим (метилоранжем), фенолфталеїном. Використовують або їх розчини, або індикаторні паперові смужки (просочений індикатором папір з подальшим висушуванням).

На чому ґрунтується застосування індикаторів? Вони набувають різного забарвлення у воді, розчинах кислот та основ.

У воді лакмус набуває фіолетового кольору, метилоранжу — помаранчевого, фенолфталеїну — безбарвного.

Під впливом кислот чи підстав індикатори змінюють свій колір.А ось явищем, яке їх супроводжує зміною кольору, скористаємося вже при виконанні лабораторного досвіду 1.

Підсумки:

• Витіснюючий ряд металів, або ряд активності металів - це ряд, в якому метали розташовані за їхньою здатністю витісняти водень із кислот.
• Метали, розташовані в ряду активності до водню, витісняють водень з кислот, метали, розташовані в ряду активності після водню, не витісняють.
• Якісною реакцією на водень є його взаємодія з киснем, під час якого чується приглушена бавовна - вибух. Щоб ця реакція відбулася, досить запалений сірник піднести до отвору пробірки з воднем.
• Кислоту в розчині можна виявити за допомогою індикаторів лакмусу та метилового оранжевого.

Як було з'ясовано досвідченим шляхом, у розчинах різних кислот усі індикатори мають однаковий колір. Це свідчить про те, що до зміни кольору індикаторів причетний водень, тому що він входить до складу всіх кислот, тоді як залишки у них різні. Дія на індикатори надають не нейтральні атоми водню, яке позитивно заряджені іони (Згадайте, як у 7 класі ви навчилися розрізняти атоми та іони.) Якщо ви були уважні, звернули увагу на те, що в кожному досвіді використовувалися водні розчини кислот, тому що чисті кислоти не діють на індикатори. Вода потрібна для того, щоб молекула кислоти розпалася на позитивно заряджені іони (катіони) водню та негативно заряджені іони (аніони) кислотного залишку. При цьому число утворених з однієї молекули кислоти катіонів водню дорівнює кількості його атомів у складі молекули кислоти, в той час як аніон кислотного залишку утворюється один:

Стрілки в обох напрямках замість знака «рівності» означають, що відбувається не лише утворення іонів, а й зворотний процес — іони об'єднуються в молекули.

Зверніть увагу: яким би складним був кислотний залишок, він утворює єдиний іон і зберігає свою цілісність.

Отже, за допомогою лакмусу, метилового помаранчевого, універсального паперового індикатора можна визначити присутність у розчині катіонів водню або створене ними кисле середовище.

Визначення кислот

Прочитавши назву параграфа, дехто згадає смак лимона чи апельсина. Насправді такий смак обумовлюють сполуки, загальна назва яких — кислоти (рис. 10).

Кислота - З'єднання, молекула якого містить один або кілька атомів Гідрогену, здатних при хімічних реакціях заміщатися на атоми металевого елемента.

Склад кислот

Усі кислоти мають молекулярну будову. Для них існують дві загальні формули – Кислот, які відповідають першій формулі, небагато. Їх утворюють неметалеві елементи VI та VII груп періодичної системи.

Приклади хімічних формул кислот:

При заміщенні атомів Гідрогену в молекулах кислот, наприклад, на атоми Натрію, утворюються сполуки* з такими формулами:

Частину молекули кислоти, сполучену з атомом (атомами) Гідрогену, називають кислотним залишком. Для кислоти з формулою кислотним залишком є ​​атом хлору, для кислоти - група атомів

Кількість атомів Гідрогену у молекулі кислоти визначає валентність кислотного залишку. Наприклад, кислотний залишок одновалентний (молекула містить один атом Гідрогену), а залишок — двовалентний (у молекулі два атоми Гідрогену). Отже, поняття «валентність» застосовують як для атомів, але й груп з'єднаних між собою атомів.

Елемент, який утворює кислоту, називають кислотоутворюючим. Покажемо, як можна визначати значення його валентності в кислотах із загальною формулою.

* - Загальна назва цих сполук - солі.

Запишемо над символами Гідрогену та Оксигену значення валентності цих елементів:

Кількість одиниць валентності для 4-х атомів Оксигену становить а для 2-х атомів Гідрогену - Значення валентності атома Сульфура дорівнює різниці між першим і другим числом, тобто.

Оскільки кислоти є молекулярними сполуками, то для них використовують графічні формули. Складати такі формули для молекул кислот із загальною формулою дуже просто.

Приклад №

Скласти графічні формули молекули кислоти та її кислотного залишку.

Рішення

Спосіб 1. Ми щойно з'ясували, що елемент Сульфур у кислоті шестивалентний.

Усі ці рисочки (одиниці валентності) повинні також «належати» 4-м двовалентним атомам Оксигену. Розміщуємо атоми Оксигену навколо атома Сульфура.

рисочці (Оксиген - двовалентний елемент). Записуємо ці рисочки і отримуємо графічну формулу кислотного залишку.

З цієї формули видно, що залишок кислоти двовалентний.

Спосіб 2. Записуємо хімічну формулу сполуки, виділивши в ній групи атомів (гідроксильні групи):

Гідроксильна група одновалентна: З'єднуємо рисою кожну групу з атомом Сульфура:

Оскільки атом Сульфура шестивалентний, розміщуємо навколо нього ще чотири рисочки і до кожної їх пари записуємо атомом Оксигену:

Класифікація кислот

Кислоти відрізняються одна від одної. Їх ділять на кілька груп. До кожної групи належать кислоти, схожі за певними ознаками.

Існують безоксигенові та оксигеновмісні кислоти. Назви цих груп кислот свідчать про відсутність чи наявність у молекулах сполук атомів Оксигену.

Приклади кислот кожної групи:

Безоксигенових кислот відомо небагато. Їх загальна формула — це не чисті речовини, а водні розчини газоподібних сполук деяких неметалевих елементів із гідрогеном:

Оксигеновмісних кислот набагато більше. Вони мають загальну формулу

Іншою ознакою для класифікації кислот є кількість атомів Гідрогену в молекулі сполуки. Відповідну характеристику кислоти називають основною. Існують одно-, дво-, триосновні кислоти, а також кілька кислот із вищою основністю. Приклади кислот відповідних груп:

За хімічною активністю кислоти ділять на сильні та слабкі. Сильні кислоти, на відміну слабких, активно взаємодіють з багатьма речовинами. Відомі також кілька кислот середньої сили. Приклади кислот різної активності (див. також форзац 2):

Назви кислот

Кислоти мають хімічні та тривіальні назви. Формули та назви найважливіших кислот вказані в таблиці 1.

Це цікаво. Ціанідна кислота HCN - Безоксигенова кислота, утворена трьома елементами. Вона є сильною отрутою.

Хімічні назви кислот складаються із двох слів. Друге слово у всіх назвах – кислота. Корінь першого слова походить від назви елемента, що утворює кислоту (хлоридна кислота – сполука Хлору).Перше слово назви безоксигенової кислоти має суфікс «ід» (сульфідна кислота). Для оксигенсодержащей кислоти це слово може мати різні суфікси. Якщо кислотоутворюючий елемент виявляє в поєднанні найвищу валентність, то використовують суфікс "ат" - сульфатна кислота), а якщо нижчу - "іт" - сульфітна кислота). У хімічних назвах кислот є ще й приставки "мета", "орто" (табл. 1).

Найважливіші кислоти

Тривіальні назви більшості кислот походять від назв простих речовин або сполук елементів із гідрогеном.

Кислота кислотний оксид. Для кожної оксигенсодержащей кислоти існує оксид. Його називають кислотним оксидом. Значення валентності кислотоутворюючого елемента в кислоті та у відповідному оксиді — те саме:

Поширеність у природі

На планеті зустрічається чимало кислот. Карбонатна кислота утворюється в результаті розчинення в природній воді вуглекислого газу Під час вивержень вулканів в атмосферу надходять сірководень і сірчистий газ Перша сполука, розчиняючись у воді, утворює сульфідну кислоту, а друга реагує з водою — сульфітну.

Рослинний і тваринний світ багатий на кислоти, що належать до органічних сполук. Лимонна, яблучна, щавлева кислоти містяться в деяких фруктах, ягодах, овочах (рис. 11), мурашина кислота - у мурахах (тому їх укуси відчутні), бджолиній отруті, кропиві. При скисанні молока, вина, фруктових та ягідних соків утворюються відповідно молочна та оцтова кислоти. Молочна кислота міститься також у квашеній капусті, силос для худоби; вона накопичується у м'язах під час їхньої роботи. У шлунковому соку є неорганічна кислота – хлоридна.

Висновки:

Кислота - З'єднання, молекула якого містить один або кілька атомів Гідрогену, здатних в результаті реакцій заміщатися на атоми металевого елемента. Для кислот існують дві загальні формули

Частину молекули кислоти, сполучену з атомом (атомами) Гідрогену, називають кислотним залишком.

Усі кислоти мають молекулярну будову.

Існують безоксигенові та оксигеновмісні кислоти. За кількістю атомів Гідрогену в молекулі розрізняють одноосновні, двоосновні, триосновні кислоти, а за хімічною активністю - сильні та слабкі.

Кожній оксигенсодержащей кислоті відповідає оксид, який називають кислотним. В оксиді і кислоті значення валентності кислотоутворюючого елемента те саме.

Кислоти мають хімічні та тривіальні назви.

Кислоти поширені у природі.

Властивості та застосування кислот

Фізичні властивості кислот: Молекулярна будова кислот зумовлює їх фізичні властивості. Молекули в кислоті притягуються одна до одної слабо (на відміну протилежно заряджених іонів в основному оксиді або підставі). Тому кислоти мають низькі температури плавлення, майже всі у звичайних умовах є рідинами. Вони розчиняються у воді (крім кислоти), у багатьох випадках - необмежено. е. змішуються з водою у будь-яких співвідношеннях з утворенням розчинів. При розчиненні деяких кислот виділяється значна кількість теплоти (рис. 24).

Вам відомо, що безоксигенові кислоти є водними розчинами газів — сполук деяких неметалічних елементів з гідрогеном (наприклад, ). Ці гази виділяються зі своїх розчинів навіть у звичайних умовах.

Летучою кислотою, т.ч. е.такою, яка переходить у газоподібний стан при помірному нагріванні, є нітратна кислота і кілька інших. Летні кислоти мають запах.

Ортофосфатна кислота ортоборатна (борна) метасилікатна 3 - тверді речовини. Вони, а також сульфатна кислота нелеткі.

Карбонатна та сульфітна кислоти існують лише у водному розчині. Відповідні їм оксиди взаємодіють з водою не повністю, а утворюються кислоти, частково розкладаються на оксиди і воду:

Більшість кислот токсичні. Вони спричиняють серйозні отруєння, опіки шкіри. Тому працювати з кислотами треба дуже обережно, дотримуючись правил техніки безпеки. При попаданні розчину кислоти на руку слід спочатку змити його проточною водою, потім обробити шкіру розведеним розчином соди (для видалення залишків кислоти) та добре промити руку водою.

Хімічні властивості кислот: Здатність кислот реагувати з іншими речовинами значною мірою залежить від їхньої стійкості, леткості, розчинності у воді. Це слід враховувати, розглядаючи хімічні властивості кислот.

Дія на індикатори: Кислоти у водних розчинах змінюють забарвлення індикаторів (рис. 25), але не всіх і не так, як луги.

Реакції із металами

Більшість відомих вам кислот реагують із металами з виділенням водню та утворенням солей (рис. 26). Серед них – усі безоксигенові кислоти, сульфатна (у розведеному розчині):

У цих реакціях атоми металевого елемента, які містяться у простій речовині, замінюють атоми іншого елемента (Гідрогену) у складній речовині.

Реакцію між простим і складним речовинами, в результаті якої утворюються нові просте та складне речовини, називають реакцією заміщення.

З названими кислотами взаємодіють в повному обсязі метали. Можливість здійснення реакції між металом та кислотою можна визначити, використовуючи ряд активності металів. Його становив вітчизняний хімік Н. н. Бекетів виходячи з результатів вивчення багатьох реакцій металів із кислотами і солями. Наводимо більшу частину цього ряду в сучасному вигляді (див. також форзац 2):

Формула неметалу водню ділить ряд на дві частини. Метали, розміщені в лівій частині ряду, взаємодіють із названими вище кислотами (при цьому виділяється водень), а розміщені праворуч — не реагують із ними (рис. 27):

Микола Миколайович Бекетов (1827—1911)

Видатний російський та український хімік, академік Петербурзької академії наук. Досліджував реакції солей з металами та воднем у водних розчинах. Запропонував витіснювальний ряд, або низку активності металів (1865). Дав формулювання закону діючих мас, подібне до сучасного. Відкрив та описав металотермію — один із методів отримання металів. Проводив термохімічні дослідження. Сприяв становленню фізичної хімії - однієї з найважливіших хімічних наук. Працював професором у Харківському університеті (1855—1887), вперше читав курс лекцій з фізичної хімії як самостійної наукової дисципліни. Був президентом Російського фізико-хімічного товариства.

Під час реакцій нітратної та концентрованого розчину сульфатної кислоти з металами замість водню утворюються інші речовини (рис. 28).

Реакції з основними оксидами та основами

Характерною властивістю всіх кислот є здатність взаємодіяти із сполуками протилежного типу - основними оксидами та основами. Продуктами кожної реакції є сіль та вода. Ці хімічні перетворення було розглянуто у попередніх параграфах.Приклади відповідних хімічних рівнянь:

Реакції із солями

Реакції кислот із солями відносять до реакцій обміну. Не всі вони є можливими. Назвемо випадки, коли ці реакції відбуваються (рис. 29).

• Продукт реакції – сіль або кислота – випадає в осад (це з'ясовуємо за таблицею розчинності):

• Кислота-продукт є летючою, походить від газоподібного з'єднання або розкладається з утворенням газу:

(Скорочення "тв" означає "тверда речовина >>, а "конц" - "концентрований розчин".)

• Кислота, яка вступає в реакцію, є сильною, а утворена кислота — слабкою. Прикладами можуть бути три останні реакції.

Термічне розкладання оксигенсодержащих кислот

Оксигеновмісні кислоти при нагріванні, а карбонатна та сульфітна - у звичайних умовах, розкладаються з утворенням відповідних кислотних оксидів та води:

Одним із продуктів розкладання сульфатної кислоти при помірному нагріванні є сульфур(VI) оксид, а при сильному нагріванні цей оксид сам починає розкладатися:

Реакція термічного розкладання нітратної кислоти має власну особливість. Ця сполука розкладається на три речовини — оксид нітроген(VI), кисень і воду (оксид, що відповідає нітратній кислоті, дуже нестійкий):

Викладений матеріал узагальнено у схемі 3.

Схема 3. Хімічні властивості кислот

Застосування кислот:

Найбільше застосування отримали сульфатна, хлоридна, нітратна та ортофосфатна кислоти (табл. 4). Їх одержують на хімічних заводах у великій кількості.

Напевно, у кожній родині у домашньому господарстві є оцет. Це – розведений водний розчин оцтової кислоти.

(Підготуйте розповідь про те, для чого використовують оцет.) У побуті, повсякденному житті застосовуються інші кислоти.Лимонна кислота є харчовим продуктом та консервантом, аскорбінова – вітаміном С. (Оцтова, лимонна та аскорбінова кислоти - органічні сполуки.) Розчин борної кислоти застосовують як дезінфікуючий засіб, а розчин сульфатної кислоти заливають в акумулятори автомобілів.

Висновки:

Кислоти - Молекулярні речовини, розчинні у воді. Вони змінюють фарбування індикаторів, але не так, як луги.

Кислоти взаємодіють з більшістю металів з виділенням водню та утворенням солей. Такі реакції називають реакціями заміщення. Можливість їхнього здійснення визначають за допомогою низки активності металів.

Кислоти реагують з основними оксидами та основами з утворенням солей та води, а також із солями (продукти реакції – інші кислота та сіль). Оксигеновмісні кислоти розкладаються при нагріванні.

Кислоти знаходять широке застосування у різних сферах.

Способи одержання кислот

Перш ніж вибрати спосіб отримання кислоти, потрібно з'ясувати, чи є безоксигеновою або оксигеновмісною, а також — сильною або слабкою, летючою або нелетючою, розчинною або нерозчинною у воді.

Реакція між воднем та неметалом

Це спосіб отримання безоксигенових кислот:

Продукти таких реакцій — хлороводень, сірководень, інші газоподібні сполуки неметалічних елементів VI або VII групи з гідрогеном — розчиняють у воді та одержують кислоти.

На взаємодії хлору з воднем ґрунтується промислове виробництво хлоридної кислоти.

Реакція між кислотним оксидом та водою

Таку реакцію використовують для отримання оксигенсодержащих кислот:

Перша реакція відбувається на завершальній стадії виробництва сульфатної кислоти.Здійснювати аналогічну реакцію між оксидом та водою для промислового отримання нітратної кислоти недоцільно, оскільки цей оксид нестійкий. Вихідною речовиною служить оксид нітроген(IV):

Реакція між сіллю та кислотою

На цій реакції заснований загальний спосіб отримання кислот і безоксигенових, і оксигенсодержащих. Продуктами є інші сіль та кислота.

Таку реакцію обміну можна здійснити з використанням розчинів солі та кислоти, якщо задовольняється одна з двох умов:

• продукт реакції – нова сіль або нова кислота – нерозчинний у воді (це визначаємо за таблицею розчинності):

• кислота, яку потрібно отримати, є слабкою, а кислота, яка вступає в реакцію, є сильною (відповідна інформація міститься в §7):

Для отримання сильної та летючої кислоти (у тому числі і безоксигенової) реакцію проводять не в розчині, а між твердою сіллю та нелетючою кислотою. Взаємодії речовин сприяє нагріванню:

Приклад №

Чи можна отримати хлоридну кислоту за допомогою реакції між калію хлоридом та сульфатною кислотою? Якщо так, то за яких умов?

Рішення

Продуктами реакції повинні бути нові сіль та кислота:

По таблиці розчинності визначаємо, що це сполуки розчиняються у воді. Сульфатна та хлоридна кислоти – сильні, але відрізняються за фізичними властивостями: перша – нелетюча, а друга – летюча (це водний розчин газу хлороводню).

Реакцію можна здійснити лише за відсутності води. Тоді хлороводень виділятиметься з реакційної суміші.

Отже, для отримання хлороводню та хлоридної кислоти потрібно взяти твердий калій хлорид та чисту сульфатну кислоту або її концентрований розчин.Щоб прискорити взаємодію твердої та рідкої речовин, необхідно нагрівання (у розчині реакції обміну відбуваються миттєво).

Запишемо відповідне хімічне рівняння, вказавши умови здійснення реакції (рис. 41):

Викладене узагальнено у схемі 8.

Висновки:

Безоксигенові кислоти одержують за допомогою реакцій водню з неметалами з подальшим розчиненням продуктів у воді.

Оксигеновмісні кислоти отримують взаємодією кислотних оксидів з водою. Загальний метод отримання кислот заснований на реакції обміну між сіллю та кислотою.

Класифікація кислот

Ваших знань про кислоти цілком достатньо, щоб розглянути класифікацію сполук цього класу. Насамперед є кислоти, кислотні залишки яких містять кисень, а є кислотні залишки без атомів кисню. Це дало змогу розділити кислоти на кисневмісні (наприклад: і безкисневі (наприклад:

Крім того, у складі молекул різних кислот може бути неоднакове число атомів водню, які в реакціях з основами замінюються металевим елементом. Це дало можливість класифікувати кислоти на одноосновні і багатоосновні. (Подумайте та наведіть приклади одноосновних та багатоосновних кислот.)

Хімічні властивості кислот

Кислоти виявляють досить високу хімічну активність із металами, оксидами металів, гідроксидами, а в багатьох випадках і солями. При цьому кислотний залишок виступає єдиним цілим і в незмінному вигляді переходить зі складу кислоти до складу солі, що утворилася.

Узагальним відомі вам властивості кислот і доповнимо їх новими.

Дія розчинів кислот на індикатори

Як індикатори кислого середовища використовуються: лакмус (водний розчин), метиловий помаранчевий (водний розчин), лакмусові та універсальні паперові індикатори. Останні виготовляють способом просочення спеціального паперу не одним, а декількома чутливими до кислого та лужного середовища речовинами. Тому ними можна відразу виявити обидва середовища.

Раніше ви дізналися про такий індикатор, як фенолфталеїн. Зверніть увагу - ця речовина не є індикатором кислого середовища. Як відомо, лакмус і метиловий помаранчевий (метилоранж) у кислому середовищі мають рожево-червоний колір, універсальний індикатор – від помаранчевого до темно-червоного (залежить від вмісту кислоти у розчині – якщо кислота дуже розбавлена, то колір помаранчевий, якщо у розчині вміст кислоти значне, то темно-червоний або близький до нього).

Зауважимо, що індикатори діють, змінюючи їх колір, лише водні розчини кислот.

Взаємодія кислот із металами

Ви вже знайомі з дослідами, які підтверджують, що метали, розміщені у витіснювальному ряду до водню, заміщують водень у молекулах кислот, у результаті утворюється сіль і виділяється газоподібна речовина водень. Тоді як метали, розміщені у витіснювальному ряду після водню, не заміщають водень у молекулах кислот (згадайте, що азотна кислота є винятком):

У 7 класі ви дізналися про реакції заміщення. Взаємодія металів із кислотами відноситься до цього типу реакцій, адже атоми металу, тобто простої речовини, заміняють атоми водню в молекулі кислоти, яка відноситься до складних речовин.

Реакції заміщення - Це реакції, при яких атоми простої речовини замінюють атоми одного з елементів складної речовини.

Схематично це можна записати так:

Взаємодія кислот із оксидами металів

Кислоти взаємодіють з оксидами металів (як з основними, так і з амфотерними) незалежно від місця розташування металу в витіснювальному ряду. В результаті взаємодії утворюються сіль і вода:

Якого типу реакцій належить це взаємодія?

З рівнянь реакцій видно, що простих речовин немає, є складні, які за реакції обмінялися своїми складовими частинами. Отже, взаємодія кислот з оксидами металів відноситься до реакцій обміну.

Взаємодія кислот із основами

Досліджуємо цю взаємодію, оскільки її ви ще не вивчали.

Досвід 1. Наллємо в хімічну склянку розчин гідроксиду натрію та виміряємо його температуру. Додамо до нього соляної кислоти (цілком зрозуміло, що до реакції її температура дорівнює температурі розчину лугу та температурі повітря в кімнаті).

Видимих ​​зовні змін не спостерігається. Але вимірявши температуру розчину в хімічній склянці, бачимо, що вона зросла. Тобто виділилося тепло, а це є однією з ознак хімічної реакції.

Запишемо рівняння хімічного явища, що спостерігається:

Досвід 2 Наллємо в хімічну склянку розчин гідроксиду калію і капнемо кілька крапель фенолфталеїну (рис. 9, а). Розчин одразу став малиновим. У закріпленій у штативі бюретці (рис. 9, б), наповненій розчином сірчаної кислоти, відкриємо кран настільки, щоб кислота не лилася струменем, а падала окремими краплями в склянку зі лугом, і поспостерігаємо за тим, що відбуватиметься у склянці з гідроксидом калію . Незабаром відзначимо, що початкове яскраво-малинове забарвлення розчину в склянці стає менш яскравим, а потім зовсім зникає.

Це доводить, що луги у склянці не залишилося. Запишемо рівняння реакції та з'ясуємо, які речовини утворилися з гідроксиду калію та сірчаної кислоти:

Як і в першому досвіді, луг та кислота обмінялися складовими частинами, про що свідчать продукти реакції - складні речовини сіль та вода. Отже, реакції між основами та кислотами відносяться до реакцій обміну.

Досі для проведення дослідів ми використовували розчинні у воді основи – луги. Чи реагують кислоти з нерозчинними основами? З'ясуємо це досвідченим шляхом.

Досвід 3. У дві пробірки помістимо трохи гідроксиду міді – твердої речовини блакитного кольору. До однієї долею 2-3 мл води, а до другої - стільки ж сірчаної кислоти. Вміст обох пробірок підігріємо. У пробірці з основою та водою зміни не відбуваються, а в пробірці з основою та кислотою розчин став синього кольору. Поява забарвлення - ознака хімічного явища:

Досвідченим шляхом ми встановили, що кислоти вступають у реакцію обміну як з розчинними основами (лугами), і з нерозчинними.

Реакція між кислотою та основою з утворенням солі та воли називається реакцією нейтралізації.

"Нейтральний" означає - той, який не належить жодному жодному. Щодо реакції кислот з основами це означає, що після реакції не залишається ні кислого, ні лужного середовища, а воно стає нейтральним.

Взаємодія кислот із солями

Кислоти взаємодіють із солями, якщо серед продуктів реакції є осад чи газ.

Досвід 4. У хімічну склянку наллємо сірчану кислоту і додамо розчин нітрату барію. Відразу ж спостерігаємо утворення білого осаду. Запишемо рівняння реакції та з'ясуємо, який із продуктів реакції утворив осад:

Соляна кислота не може бути осадом, а отже, в осаді знаходиться сульфат барію. Перевіримо наше припущення по таблиці розчинності солей, кислот та основ у воді.Справді, сульфат барію – це нерозчинна сіль.

Досвід 5. У хімічну склянку покладемо шматочок крейди та долею азотної кислоти. Відразу починається реакція, яка супроводжується виділенням газоподібної речовини. (Яка ця речовина?) Оскільки карбонат кальцію — сіль вугільної кислоти, а їй відповідає оксид вуглецю, можемо припустити, що виділяється саме цей оксид. Соляна кислота містить атоми водню, їх може утворитися водень. Тому проведемо якісне визначення газу, що виділяється. Піднесений до отвору хімічної склянки сірник відразу ж гасне, і цей процес не супроводжується приглушеною бавовною. Отже, виділяється вуглекислий газ. Запишемо рівняння реакції:

Розгляньте рівняння реакцій, що відбувалися у дослідах 4 і 5, і зробіть висновок, до якого типу реакцій вони належать.

Підсумки:

• У реакціях обміну кислотний залишок кислот переходить із складу кислоти до складу солі як єдине ціле.

На відміну від розчинів інших кислот, азотна кислота взаємодіє майже з усіма металами, крім золота, платини. При цьому утворюється не два, а три продукти реакції. Для всіх реакцій загальним є утворення солі та води. Що ж до третьої речовини, то залежно від активності металу та вмісту кислоти в розчині це можуть бути оксиди азоту з різною його валентністю проста речовина азот або аміак.

Характерно, що розчини із значним вмістом азотної кислоти (понад 60 %) не взаємодіють із залізом. Тому залізницею таку кислоту транспортують у сталевих цистернах.

Отримання соляної кислоти та її властивості

Вивчаючи властивості оксидів, ви з'ясували, що кислотні оксиди (за деяким винятком, зокрема, оксид кремнію вступають у реакцію з'єднання з водою і утворюють кислоти:

• оксид сірки - сірчисту
• оксид сірки - сірчану
• оксид азоту - азотну

Але все це — кисневмісні кислоти. А як одержують безкисневі кислоти, наприклад, соляну? Способи її отримання у промисловості та в лабораторії різні. Розглянемо їх.

Ви, напевно, звернули увагу, що в тексті підручника жодного разу не було написано «розчин соляної кислоти», тому що ця кислота є нічим іншим, як розчином газоподібного водню хлориду (хлорводню) у воді. Тому, щоб отримати соляну кислоту, потрібні хлороводень і водо-розчинник.

У промисловості хлороводень отримують у спеціально побудованих печах синтезу (від гр. синтез - Складання, з'єднання), де відбувається реакція з'єднання водню з хлором, що супроводжується виділенням світла і тепла (Згадайте, яку загальну назву мають реакції з такими ознаками):

Отриманий у такий спосіб газ розчиняють у воді (точніше — у соляній кислоті з низьким вмістом хлороводню). Завдяки високій розчинності хлороводню у воді вдається отримати соляну кислоту із вмістом цього газу до 40 % за масою.

Існує лабораторний спосіб одержання соляної кислоти. Отримують її в приладі, зображеному на малюнку 10, із твердої кристалічної солі хлориду натрію, діючи на неї розчином сірчаної кислоти з високим вмістом (60-70%) розчиненої речовини. Такі розчини називають концентрованими. Розчини з низьким вмістом розчиненої речовини отримали назву розведених.

Реакцію проводять при нагріванні:

Досвід 1. Заповнимо 1/4 обсягу пробірки хлоридом натрію і додамо сірчаної кислоти стільки, щоб вона змочила сіль. Оскільки хлороводень — газоподібна речовина, завдяки нагріванню його молекули активно рухаються, залишають посудину, де вони утворилися, і по газовідвідній трубці потрапляють у пробірку, заповнену на 1/3 водою.

Зверніть увагу, що прилад зібраний так, що кінець газовідвідної трубки не стосується води. Оскільки важче повітря і води, він прямує в посудину з водою і розчиняється в ній (видно, як утворена кислота струмує вниз).

Хлороводень добре розчиняється у воді, тому можна швидко отримати соляну кислоту, необхідну для проведення подальших дослідів.

Досвід 2 Віділлємо трохи отриманого розчину хлороводню в чисту пробірку і випробуваємо його на наявність кислого середовища за допомогою індикатора, наприклад метилового оранжевого. Розчин набуває рожевого забарвлення.

Скористаємося отриманою соляною кислотою для подальших дослідів.

Досвід 3. До пробірки з кислотою та індикатором додамо луг. Рожеве забарвлення розчину змінюється на помаранчеве. Отже, відбулася нейтралізація кислоти лугом:

Досвід 4. Помістимо в пробірку трохи карбонату натрію та додамо до нього частину отриманої соляної кислоти. Активне виділення газу свідчить про хімічне явище. Піднесений до отвору пробірки сірник гасне. Отже, виділяється вуглекислий газ:

Досвід 5. До решти кислоти додамо розчин нітрату срібла Відразу ж утворюється білий сирний осад (подібний до молока, що скипіло):

Утворений осад не розчиняється у воді та не взаємодіє з іншими кислотами. З проведених спостережень робимо висновок.

За допомогою розчину срібла нітрату можна відрізнити соляну кислоту від інших кислот.

Взаємодія соляної кислоти з металами досліджуйте самостійно, виконавши в класі лабораторний досвід 2, описаний у рубриці «Сторінка дослідника природи».

За рисунками 11 і 12 дізнайтеся про поширеність кислот у природі та їх застосування.

• - Виробництво хімічних волокон, вибухових речовин, добрив, миючих засобів, фарб, лікарських препаратів, ефірів, сульфатів;
• - травлення, паяння металів, одержання хлоридів, видобуток металів із руд
• - виробництво добрив, вибухових речовин, целюлози, одержання різних солей
• - одержання ортофосфатів; виготовлення полірувальних сумішей, каталізаторів, лікарських засобів, безалкогольних напоїв;

Підсумки:

• Соляна кислота - одноосновна безкиснева кислота, яка виявляє всі загальні властивості кислот.
• У промисловості соляну кислоту отримують з водню і хлору, розчиняючи газоподібний продукт реакції, що утворився, хлороводень у воді.
• У лабораторії соляну кислоту одержують взаємодією кристалічного хлориду натрію та концентрованої сірчаної кислоти.
• Наявність соляної кислоти можна виявити не тільки за допомогою індикаторів, але й додаванням розчину нітрату срібла.

У XV ст., кислота складу вражала уяву алхіміків тим, що диміла на повітрі, викликала кашель, роз'їдала метали і руйнувала її в ту пору «кислим спиртом». дух із солей». Походження назви легко пояснюється.Справа в тому, що кислоту тоді отримували способом, яким ми сьогодні отримали її в лабораторії, — із хлориду натрію та концентрованої сірчаної кислоти. До речі, цей спосіб як промисловий протримався з кінця XVII ст. до 60-х років XX ст.

Довідковий матеріал по кислотам

Безкисневі та кисневмісні кислоти отримують з'єднанням простих та складних речовин.

1. При отриманні безкисневих кислот водень взаємодіє з неметалом, а отримана газоподібна речовина розчиняється у воді:

2. Кисень містять кислоти утворюються в результаті взаємодії кислотного оксиду і води:

Класифікація

Які кислоти ви знаєте? Наведіть приклади кислотних решток. Які методи одержання кислот ви знаєте?

У VII класі щодо теми водню ви ознайомилися з деякими представниками кислот (соляна і сірчана кислоти). Тепер ви детальніше ознайомитеся з усіма представниками кислот.

Класифікація: Атоми або групи атомів, з'єднані з воднем у молекулах кислот, називаються кислотними залишками. Заряд кислотного залишку завжди негативний ( ) і за своїм числовим значенням він дорівнює основності кислоти.

Кислоти класифікуються за складом, основністю та за силою.

Активність кислот визначається ступенем концентрації іонів водню, що утворилися в їх водних розчинах (моль/л).

Число атомів водню, здатних заміщатися атомами металу в молекулі кислоти, показує основність кислоти та відповідає валентності кислотного залишку.

Кількість атомів водню, з'єднаних з атомом кисню в кисневмісних кислотах, і кількість атомів водню, з'єднаних з атомами неметалів у безкисневих кислотах, відповідає основності кислоти.

Номенклатура

Назви кислот запозичені з латинської назви неметалів, що їх утворюють. У безкисневих кислотах до закінчення назв елементів, що утворюють кислоти, додається суфікс «ід». Якщо в кисневмісних кислотах елемент, що утворює кислоту, має високу валентність, то до його закінчення додається суфікс «ат», а якщо середньою валентністю то суфікс «іт».

Якщо кислотоутворюючий елемент утворює кілька кислот з однаковою валентністю (ступенем окислення), то до початку назви кислоти, у якої до одного атома даного елемента приєднано найбільшу кількість атомів кисню, додається приставка «орто», а при найменшій кількості атомів кисню приставка «мета». До назви кисневмісних кислот, отриманих шляхом нагрівання цих кислот, додається приставка «піро».

При утворенні елементами більше двох кисневмісних кислот користуються назвами з додаванням суфіксів -н-, -ат-, -новат-, -іст-, -новагіст-.

Графічні формули кислот

Послідовність розташування елементів у молекулах кислот можна простежити за їх графічними формулами.

Лінії між атомами у цих формулах виражають валентність елементів.

Отримання

При безпосередній взаємодії неметалів з воднем

Кислотні оксиди безпосередньо взаємодіючи з водою утворюють відповідну кислоту. SiO₂ не входить у реакцію з водою.

При вступі до реакції з водою NO₂ та P₂В залежності від умов утворюються різні продукти.

При взаємодії солей із кислотами
Найчастіше застосовуваний спосіб отримання кислот взаємодія солей із кислотами.

У цьому ряду кожна кислота витісняє із солей наступну за нею кислоту. Оскільки HCl, HNO₃, Н₃РВ₄ однаково сильні кислоти, де вони витісняють одна одну.

При отриманні кислот подібним способом вихідні речовини сіль має бути у твердому стані, а кислота більш концентрованою та малолетючою. Сірчана кислота сильніша і малолетюча. Ось чому зазвичай при отриманні інших кислот використовують саме цю кислоту

Фізичні та хімічні властивості кислот

Визначте типи хімічних реакцій.

На основі якого правила було складено низку активності металів? В отриманні якоїсь простої речовини застосовується реакція металів з розведеними кислотами (кромерозвільненого HNO₃)?

Фізичні властивості:

За своїм агрегатним станом кислоти класифікуються в такий спосіб. Кислоти добре розчиняються у воді (крім мегакремнієвої кислоти).

Водні розчини газоподібних хлориду водню (хлороводню), броміду водню (бромоводню) та йодиду водню (йодоводу) утворюють відповідні кислоти. Водні розчини кислот мають кислий смак. Кислоти, як і луги, змінюють колір індикаторів.

При зберіганні у відкритій посудині нестійких кислот (HNO₃, H₂CO₃, H₂SO₃ та ін), а також кислот, отриманих при розчиненні газів, їх маса зменшується або в результаті розкладання, або за рахунок виділення газу з розчину. При зберіганні у відкритій посудині розчинів гігроскопічних (водопоглинаючих) кислот (наприклад, H₂SO_{4 (конц.)} ,) їхня маса збільшується.

Хімічні властивості та взаємодія кислот з металами

Візьміть чотири пробірки. Помістіть у кожну з пробірок по окремому шматку металів Mg, Zn, Fe u Сі і додайте до них трохи 20% розчину соляної кислоти.

Що ви спостерігаєте? Запишіть рівняння реакцій.

В результаті вивчення взаємодії кислот з металами було складено низку активності металів.

Лі, К, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au

Хімічна активність зменшується

З зменшенням активності металів зменшується швидкість протікання їх реакцій з однією і тією ж кислотою. Метали, розташовані в активності до водню, при вступі в реакцію з розведеними кислотами (крім розведеної HNО₃) витісняють їх водень. А метали, розташовані у низці активності після водню, не вступають у реакцію з розведеними кислотами (крім розведеної HNO₃).

Взаємодія кислот із аміаком. Кислоти вступають з аміаком у реакцію сполуки. При вступі до реакції одноосновних кислот з аміаком, незалежно від співвідношення молей, завжди виходить нормальна сіль.
NH₃+ HNO₃→ NH₄NO₃

В результаті реакції сполуки багатоосновних кислот із аміаком, залежно від співвідношення молей, утворюються різні солі.
2NH₃ +H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄

Розкладання кислот. Деякі кислоти розкладаються із виділенням води.
H₂SiO₃ SiO₂+ H₂O

• Солі в хімії
• Хлор у хімії
• Сірка в хімії
• Азот у хімії
• Залізо як хімічний елемент
• Озон як хімічний елемент
• Оксиди у хімії
• Підстави у хімії

При копіюванні будь-яких матеріалів із сайту evkova.org обов'язкове активне посилання на сайт www.evkova.org

Сайт створений колективом викладачів на некомерційній основі для додаткової освіти молоді

Сайт пишеться, підтримується та керується колективом викладачів

Telegram та логотип telegram є товарними знаками корпорації Telegram FZ-LLC.

Cайт носить інформаційний характер і за жодних умов не є публічною офертою, яка визначається положеннями статті 437 Цивільного кодексу РФ. Ганна Євкова не надає жодних послуг.

Кислоти у хімії

Кислоти в хімії – це група сполук, що мають загальними рисами у будові молекул, до складу яких завжди входить водень та кислотний залишок. У хімічних процесах кислоти виявляють специфічні властивості, головне з яких здатність утворювати солі.

Визначення та формули

Кислота - з'єднання, молекули якого здатні до обміну або заміщення водневого катіону (протону) катіоном металу з приєднанням його до кислотного залишку. У хімічних реакціях кислотний залишок, що складається з одного (простий) або кількох (складних) атомів, зберігає свій склад.

Хімічні формули

У неорганічній хімії загальна формула кислот має вигляд де H – водень, n – кількість атомів, A – кислотний залишок.

Значення n відповідає валентності кислотного залишку.Формула кислоти дозволяє встановити склад сполук, що утворюються з її участю, та скласти рівняння реакції.

Органічні карбонові кислоти мають загальну формулу RCOOH, де R – вуглеводневий радикал, COOH – карбоксильна група, атом водню у складі якої може заміщатися.

Іонні формули

При розчиненні у воді відбувається дисоціація – розкладання молекул кислоти на катіони H+ та аніони кислотних залишків. Тому кислоту можна подати в іонному записі. Так, – іонний склад соляної кислоти – сірчаної кислоти H2SO4; - ортофосфорної кислоти H3PO4.

Дисоціація молекул карбонових кислот відбувається за схемою. Наприклад, іонна формула пропіонової кислоти CH3CH2COOH має вигляд .

Структурні формули

Взаємне розташування атомів і кратність зв'язків у молекулі відображають графічні, або структурні формули:

Класифікація кислот у хімії

Кислоти поділяються на групи за низкою ознак:

• Склад кислотного залишку:

• • безкисневі (HBr, HI, H2S);
  • кисневмісні (HNO3, HClO4, H2SiO3).
  • Основність - кількість водневих атомів, що заміщуються (величина n в загальній формулі HnA). Розрізняють одно-, дво-, три- та багатоосновні кислоти.
  • Сила (здатність до віддачі протонів H+):
  • • Сильні – мають високий рівень дисоціації (HI, HNO3, H2SO4). Найсильніша кислота в хімії, що піддається зберіганню, - органічна фторована карборанова кислота H(CHB11F11). Більшість неорганічних кислот характеризуються більшою силою, ніж органічні.
    • Слабкі – дисоціюють малою мірою (H2S, H2CO3, HClO). Чим міцніший зв'язок водню з кислотним залишком, тим слабша кислота.Свинцева кислота H2PbO2 – найслабша кислота в хімії неорганічних сполук.

    Силу кисневмісних кислот з формулою визначають за різницею m – n:

    m – n	Сила	Приклади
    0	дуже слабка	HClO, H3AsO3
    1	слабка	H2CO3, H2SiO3, H3PO4
    2	сильна	HNO3, HClO3, H2SO4
    3	дуже сильна	HClO4, HMnO4

    Кислоти класифікують також по розчинності, леткості та стійкості.

    Номенклатура

    Систематичні найменування безкисневих кислот будуються за таким правилом: назва елемента + суфікс «-о-» + «-воднева» (бромоводнева HBr).

    Найменування кисневмісної кислоти визначають особливості складу:

    найвища	назва елемента + суфікс "-н-", "-ів-", "-єв-"
    проміжна +5	назва елемента + суфікс «-оват-»
    проміжна +3, +4	назва елемента + суфікс «-іст-», «-овіст-»
    +1	назва елемента + суфікс «-оватист-»

    вище	приставка «орто-» + назва кислоти
    нижче	приставка «мета-» + назва кислоти

    Кислоти, їх солі та ангідриди

    Назви та склад деяких кислот, їх солей (найменування кислотних залишків) та ангідридів (кислотних оксидів) представлені в таблиці:

    Неорганічні
    Кислота	Формула	Кислотний залишок та його валентність		Кислотний оксид
    Безкисневі
    одноосновна	фтороводородна (плавикова)	HF	F-(I), фторид		—
    хлороводнева (соляна)	HCl	Cl-(I), хлорид		—
    бромоводнева	HBr	Br-(I), бромід		—
    йодоводородна	HI	I-(I), йодид		—
    двоосновна	сірководнева	H2S	S2-(II), сульфід		—
    селеноводородна	H2Se	Se2-(II), селенід		—
    Кисневмісні
    одноосновна	азотиста	HNO2	NO2-(I), нітрит		оксид азоту (III)
    азотна	HNO3	NO3-(I), нітрат		оксид азоту (V)
    хлорноватиста	HClO	ClO-(I), гіпохлорит		оксид хлору (I)
    хлориста	HClO2	ClO2-(I), хлорит		оксид хлору (III)
    хлорнувата	HClO3	ClO3-(I), хлорат		оксид хлору (V)
    хлорна	HClO4	ClO4-(I), перхлорат		оксид хлору (VII)
    марганцева	HMnO4	MnO4-(I), перманганат		оксид марганцю (VII)
    двоосновна	сірчиста	H2SO3	SO32-(II), сульфіт		оксид сірки (IV)
    сірчана	H2SO4	SO42-(II), сульфат		оксид сірки (VI)
    вугільна	H2CO3	CO32-(II), карбонат		оксид вуглецю (IV)
    кремнієва	H2SiO3	SiO32-(II), силікат		оксид кремнію (IV)
    хромова	H2CrO4	CrO42-(II), хромат		оксид хрому (VI)
    триосновна	ортофосфорна	H3PO4	PO43- (III), (орто)фосфат		оксид фосфору (V)
    (орто)борна	H3BO3	BO33- (III), (орто)борат		оксид бору (III)
    миш'якова	H3AsO4	AsO43-(III), арсенат		оксид миш'яку (V)
    Органічні
    Кислота	Формула		Кислотний залишок та його валентність
    одноосновна	мурашина	HCOOH		HCOO- , форміат
    оцтова	CH3COOH		CH3COO-, ацетат
    двоосновна	щавлева	HOOC-COOH		-OOC-COO- , оксолат ((C2O42-)

    Властивості кислот

    У стандартних умовах кислоти є рідиною або твердими речовинами. Водні розчини кислот змінюють колір індикаторів:

    • лакмус: фіолетовий → червоний;
    • метилоранж: оранжевий → червоний;
    • універсальний: оранжевий → червоний;

    Фенолфталеїн на кисле середовище не реагує.

    Хімічні властивості

    • Реакції заміщення з металами, які розташовані в електрохімічному ряду активності до водню:

    Водень не виділяється в реакціях з концентрованою сірчаною та азотною кислотами, оскільки метали в цьому випадку окислюються сіркою S6+ та азотом N5+:

    • Реакції обміну з різними класами сполук:
    • З основними та амфотерними оксидами:

    Продукти реакції – сіль та вода.

    • З основами в реакціях нейтралізації з утворенням солі та води:

    Сильна кислота витісняє із солі слабшу. Сила кислот зменшується зліва направо в ряду:

    Так, в карбонаті кальцію CaCO3 плавикової кислотою HF витісняється вугільна H2CO3:

    При нагріванні молекули нерозчинних кислот розкладаються на кислотний оксид та воду:

    Нестійкі молекули вугільної та сірчистої кислот розкладаються в момент утворення на газ та воду:

    Отримання

    Кислоти утворюються при взаємодіях:

    Застосування

    Кислоти застосовуються в багатьох галузях: у харчовій, легкій, хімічній промисловості, у виробництві медичних препаратів, у гірничій справі.

    З мінеральних кислот найбільше широко використовуються сірчана, азотна, ортофосфорна, соляна. Карбонові кислоти – щавлева, оцтова, масляна, мурашина та інші – також знаходять застосування у різних галузях: від виробництва продуктів харчування до металургії.

    Завдання

    1. Назвіть валентність кислотного залишку:

    2. Встановіть ступені окислення елементів у кислотах та найменування кислот відповідно до номенклатури:

    3. Яке з'єднання в ряді CO2, BaSO4, HCl, HCOOH, Na2CO3, H2SiO3, MgO, H3AsO4 є:

    1. 1. двоосновною кислотою;
       2. триосновною кислотою;
       3. сильною кислотою;
       4. карбоновою кислотою?

       4. Визначте тип реакції Mg+HCl=? Які її продукти? Складіть її молекулярне та іонне рівняння.

       5. H2WO4 – малорозчинна вольфрамова кислота. На які речовини вона розкладається під час нагрівання? Складіть рівняння реакції розкладання.