Не стоит недооценивать роль кислот в нашей жизни, ведь многие из них просто незаменимы в повседневной жизни. Для начала давайте вспомним, что такое кислоты. Это сложные вещества. Формула записывается следующим образом: HnA, где H – водород, n – количество атомов, А – кислотный остаток.
К основным свойствам кислот относят возможность заменять молекулы атомов водорода на атомы металлов. Большинство из них не только едкие, а и очень ядовитые. Но есть и такие, с которыми мы сталкиваемся постоянно, без вреда для своего здоровья: витамин С, лимонная кислота, молочная кислота. Рассмотрим основные свойства кислот.
Физические свойства
Физические свойства кислот, часто помогают найти ключ для установления их характера. Кислоты могут существовать в трех видах: твердом, жидком и газообразном. Например: азотная (HNO3) и серная кислота (H2SO4) - это бесцветные жидкости; борная (H3BO3) и метафосфорная (HPO3) – твердые кислоты. Некоторые из них имеют цвет и запах. Разные кислоты по-разному растворяются в воде. Есть и нерастворимые: H2SiO3 – кремниевая. Жидкие вещества имеют кислый вкус. Название некоторым кислотам дали плоды, в которых они находятся: яблочная кислота, лимонная кислота. Другие же получили свое название от химических элементов, содержащихся в них.
Классификация кислот
Обычно кислоты классифицируют по нескольким признакам. Самый первый - это, по содержанию кислорода в них. А именно: кислородосодержащие (HClO4 – хлорная) и бескислородные (H2S – сероводородная).
По числу атомов водорода (по основности):
- Одноосновная – содержится один атом водорода (HMnO4);
- Двухосновная – имеет два атома водорода (H2CO3);
- Трехосновные, соответственно, имеют три атома водорода (H3BO);
- Полиосновные – имеют четыре и более атомов, встречаются редко (H4P2O7).
По классам химических соединений, делятся на органические и неорганические кислоты. Первые, в основном, встречаются в продуктах растительного происхождения: уксусная, молочная, никотиновая, аскорбиновая кислоты. К неорганическим кислотам относятся: серная, азотная, борная, мышьяковая. Спектр их применения довольно таки широк от промышленных потребностей (изготовление красителей, электролитов, керамики, удобрений и т.д.) до приготовления пищи или прочистки канализаций. Также кислоты можно классифицировать по силе, летучести, устойчивости и растворимости в воде.
Химические свойства
Рассмотрим основные химические свойства кислот.
- Первое - это взаимодействие с индикаторами. В качестве индикаторов используются лакмус, метилоранж, фенолфталеин и универсальная индикаторная бумага. В растворах кислот окраска индикатора сменит цвет: лакмус и универсальная инд. бумага станут красными, метилоранж – розовым, фенолфталеин останется бесцветным.
- Второе – взаимодействие кислот с основаниями. Такую реакцию еще называют нейтрализацией. Кислота вступает в реакцию с основанием, в результате чего мы имеем соль + вода. Например: H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2 H2O.
- Так как почти все кислоты хорошо растворяются в воде, нейтрализацию можно проводить как с растворимыми, так и нерастворимыми основаниями. Исключение составляет кремниевая кислота, она почти не растворима в воде. Для ее нейтрализации требуются такие основания, как KOH или NaOH (они растворимы в воде).
- Третье – взаимодействие кислот с основными оксидами. Здесь так же происходит реакция нейтрализации. Основные оксиды являются близкими «родственниками» оснований, следовательно, реакция та же. Мы очень часто используем эти окислительные свойства кислот. Например, для удаления ржавчины с труб. Кислота реагирует с оксидом, превращаясь в растворимую соль.
- Четвертое – реакция с металлами. Не все металлы одинаково хорошо вступают в реакцию с кислотами. Их разделяют на активные (K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn. Pb) и неактивные (Cu, Hg, Ag, Pt, Au). Так же стоит обращать внимание на силу кислоты (сильные, слабые). Например, соляная и серная кислоты способны вступать в реакцию со всеми неактивными металлами, а лимонная и щавелевая кислоты настолько слабы, что очень медленно реагируют даже с активными металлами.
- Пятое – реакция кислородосодержащих кислот на нагревание. Почти все кислоты этой группы при нагревании распадаются на кислородный оксид и воду. Исключение составляют угольная (H3PO4) и сернистая кислоты (H2SO4). При нагревании они распадаются на воду и газ. Это надо запомнить. Вот и все основные свойства кислот.
| Формулы кислот | Названия кислот | Названия соответствующих солей |
| HClO 4 | хлорная | перхлораты |
| HClO 3 | хлорноватая | хлораты |
| HClO 2 | хлористая | хлориты |
| HClO | хлорноватистая | гипохлориты |
| H 5 IO 6 | иодная | периодаты |
| HIO 3 | иодноватая | иодаты |
| H 2 SO 4 | серная | сульфаты |
| H 2 SO 3 | сернистая | сульфиты |
| H 2 S 2 O 3 | тиосерная | тиосульфаты |
| H 2 S 4 O 6 | тетратионовая | тетратионаты |
| HNO 3 | азотная | нитраты |
| HNO 2 | азотистая | нитриты |
| H 3 PO 4 | ортофосфорная | ортофосфаты |
| HPO 3 | метафосфорная | метафосфаты |
| H 3 PO 3 | фосфористая | фосфиты |
| H 3 PO 2 | фосфорноватистая | гипофосфиты |
| H 2 CO 3 | угольная | карбонаты |
| H 2 SiO 3 | кремниевая | силикаты |
| HMnO 4 | марганцовая | перманганаты |
| H 2 MnO 4 | марганцовистая | манганаты |
| H 2 CrO 4 | хромовая | хроматы |
| H 2 Cr 2 O 7 | дихромовая | дихроматы |
| HF | фтороводородная (плавиковая) | фториды |
| HCl | хлороводородная (соляная) | хлориды |
| HBr | бромоводородная | бромиды |
| HI | иодоводородная | иодиды |
| H 2 S | сероводородная | сульфиды |
| HCN | циановодородная | цианиды |
| HOCN | циановая | цианаты |
Напомню кратко на конкретных примерах, как следует правильно называть соли.
Пример 1 . Соль K 2 SO 4 образована остатком серной кислоты (SO 4) и металлом К. Соли серной кислоты называются сульфатами. K 2 SO 4 - сульфат калия.
Пример 2 . FeCl 3 - в состав соли входит железо и остаток соляной кислоты (Cl). Название соли: хлорид железа (III). Обратите внимание: в данном случае мы не только должны назвать металл, но и указать его валентность (III). В прошлом примере в этом не было необходимости, т. к. валентность натрия постоянна.
Важно: в названии соли следует указывать валентность металла только в том случае, если данный металл имеет переменную валентность!
Пример 3 . Ba(ClO) 2 - в состав соли входит барий и остаток хлорноватистой кислоты (ClO). Название соли: гипохлорит бария. Валентность металла Ва во всех его соединениях равна двум, указывать ее не нужно.
Пример 4 . (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Группа NH 4 называется аммоний, валентность этой группы постоянна. Название соли: дихромат (бихромат) аммония.
В приведенных выше примерах нам встретились только т. н. средние или нормальные соли. Кислые, основные, двойные и комплексные соли, соли органических кислот здесь обсуждаться не будут.
Если вас интересует не только номенклатура солей, но и методы их получения и химические свойства, рекомендую обратиться к соответствующим разделам справочника по химии: "
Кислотами называются сложные вещества, в состав молекул которых входят атомы водорода, способные замещаться или обмениваться на атомы металла и кислотный остаток.
По наличию или отсутствию кислорода в молекуле кислоты делятся на кислородсодержащие (H 2 SO 4 серная кислота, H 2 SO 3 сернистая кислота, HNO 3 азотная кислота, H 3 PO 4 фосфорная кислота, H 2 CO 3 угольная кислота, H 2 SiO 3 кремниевая кислота) и бескислородные (HF фтороводородная кислота, HCl хлороводородная кислота (соляная кислота), HBr бромоводородная кислота, HI иодоводородная кислота, H 2 S сероводородная кислота).
В зависимости от числа атомов водорода в молекуле кислоты кислоты бывают одноосновные (с 1 атомом Н), двухосновные (с 2 атомами Н) и трехосновные (с 3 атомами Н). Например, азотная кислота HNO 3 одноосновная, так как в молекуле её один атом водорода, серная кислота H 2 SO 4 – двухосновная и т.д.
Неорганических соединений, содержащих четыре атома водорода, способных замещаться на металл, очень мало.
Часть молекулы кислоты без водорода называется кислотным остатком.
Кислотные остатки могут состоять из одного атома (-Cl, -Br, -I) – это простые кислотные остатки, а могут – из группы атомов (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) – это сложные остатки.
В водных растворах при реакциях обмена и замещения кислотные остатки не разрушаются:
H 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2 HCl
Слово ангидрид означает безводный, то есть кислота без воды. Например,
H 2 SO 4 – H 2 O → SO 3 . Бескислородные кислоты ангидридов не имеют.
Своё название кислоты получают от названия образующего кислоту элемента (кислотообразователя) с прибавлением окончаний «ная» и реже «вая»: H 2 SO 4 – серная; H 2 SO 3 – угольная; H 2 SiO 3 – кремниевая и т.д.
Элемент может образовать несколько кислородных кислот. В таком случае указанные окончания в названии кислот будут тогда, когда элемент проявляет высшую валентность (в молекуле кислоты большое содержание атомов кислорода). Если элемент проявляет низшую валентность, окончание в названии кислоты будет «истая»: HNO 3 – азотная, HNO 2 – азотистая.
Кислоты можно получать растворением ангидридов в воде. В случае, если ангидриды в воде не растворимы, кислоту можно получить действием другой более сильной кислоты на соль необходимой кислоты. Этот способ характерен как для кислородных так и бескислородных кислот. Бескислородные кислоты получают так же прямым синтезом из водорода и неметалла с последующим растворением полученного соединения в воде:
H 2 + Cl 2 → 2 HCl;
H 2 + S → H 2 S.
Растворы полученных газообразных веществ HCl и H 2 S и являются кислотами.
При обычных условиях кислоты бывают как в жидком, так и в твёрдом состоянии.
Химические свойства кислот
Растворыв кислот действуют на индикаторы. Все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворяются в воде. Специальные вещества – индикаторы позволяют определить присутствие кислоты.
Индикаторы – это вещества сложного строения. Они меняют свою окраску в зависимоти от взаимодействия с разными химическими веществами. В нейтральных растворах - они имеют одну окраску, в растворах оснований – другую. При взаимодействии с кислотой они меняют свою окраску: индикатор метиловый оранжевый окрашивается в красный цвет, индикатор лакмус – тоже в красный цвет.
Взаимодействуют с основаниями с образованием воды и соли, в которой содержится неизменный кислотный остаток (реакция нейтрализации):
H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 + 2 H 2 O.
Взаимодействуют с основанными оксидами с образованием воды и соли (реакция нейтрализации). Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации:
H 3 PO 4 + Fe 2 O 3 → 2 FePO 4 + 3 H 2 O.
Взаимодействуют с металлами.
Для взаимодействия кислот с металлами должны выполнятся некоторые условия:
1. металл должен быть достаточно активным по отношению к кислотам (в ряду активности металлов он должен располагаться до водорода). Чем левее находится металл в ряду активности, тем интенсивнее он взаимодействует с кислотами;
2. кислота должна быть достаточно сильной (то есть способной отдавать ионы водорода H +).
При протекании химических реакций кислоты с металлами образуется соль и выделяется водород (кроме взаимодействия металлов с азотной и концентрированной серной кислотами,):
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2 ;
Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.
Остались вопросы? Хотите знать больше о кислотах?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.
Что такое кислоты?
Такой класс химических соединений, как кислоты, известен человечеству с древности. Отличительной чертой этих веществ является кислый вкус, за который они и получили свое название. А кислород получил свое название благодаря названию кислота, так как он считался Лавуазье обязательным компонентом кислот, что оказалось заблуждением.
На сегодняшний день известно множество кислот, не содержащих кислород в своем составе. И огромное количество веществ содержащих кислород, но не являющимися кислотами.
Кислоты и их свойства
Также в химии кислотами называют сложные вещества, имеющие в своей молекуле водород и кислотный остаток.
Многие ученые называли свои определения кислот и выделяли различные свойства по которым определяются кислоты. Так, на сегодняшний день наиболее широко используется подразделение на кислоты Бренстеда и Льюиса.
- По Бренстеду кислотой называется химическое соединение или ион, способный отдавать протон другому соединению, называемому основанием.
- По Льюису кислотой называется вещество, образующее пару с основанием Льюиса, принимая его электронную пару. Эта теория охватывает большую сферу химических соединений и является более всеохватывающей и общей.
Химические свойства
Кислоты - это различные вещества, обладающие определенными общими свойствами, а именно:
- Кислый вкус, о котором мы уже говорили.
- Наличие в соединении водорода, атомы которого могут обмениваться на металл, образуя соль.
- И способность переводить лакмус в красный цвет.
Все перечисленные выше свойства присутствуют у кислот благодаря наличию у них катионов водорода.
Бескислородные разлагаютсяна простые на простые вещества.
Физические свойства
По своему агрегатному состоянию могут находиться в твердом, жидком (маслянистом) и газообразном виде.
Помимо этого кислоты реагируют с основаниями и оксидами.
Некоторые кислоты имеют запах и цвет.
Классификация кислот
Кислоты делят на разные классификации:
- По количеству ионов водорода, в которые могут переходить молекулы, кислоты разделяют на одноосновные и многоосновные (двухосновные, трехосновные).
- По наличию в молекуле кислорода кислоты делят на кислородосодержащие и бескислородные.
- По наличию в соединении углерода кислоты делят на органические и неорганические.
- По силе диссоциации кислоты делят на очень сильные (диссоциирующие практически полностью), сильные, средние, слабые и очень слабые. По этой теме можно прочитать статью .
- Разделяют кислоты также на летучие, способные перемещаться в воздушной среде и нелетучие.
- Устойчивые с устойчивым химическим строением и неустойчивые, быстро разлагающиеся или переходящие в другую форму в обычных условиях окружающей среды.
- Последним критерием разделения кислот является свойство соединения растворятся в воде. И выделяют соответственно: растворимые и нерастворимые.
Помимо этого кислоты могут подразделять согласно принципу жестких и мягких кислот и оснований: на жесткие, промежуточные и мягкие.
Примеры кислот и их применение
Неорганические кислоты
- Многим известна Царская водка — одна из самых сильных кислот, которая легко растворяет металлы кроме серебра. Образуется смешиванием двух широко известных неорганических кислот: азотной HNO3 и соляной HCl в пропорции 1:3. Открыта царская водка была неизвестным алхимиком и впервые описана в Европе в 14 веке.
- Серная кислота H2SO4 активно используется в автомобильных аккумуляторах, основанных на ее реакциях со свинцом. Подробнее о ней можно узнать из статьи .
- Борная кислота H3BO3 широко применяется в ювелирном деле, при пайке и плавке драгоценных металлов как самостоятельно, так и в составе защитных и восстановительных флюсов.
- И огромное количество других неорганических кислот находящих самое разное применение в нашей жизни.
Органические кислоты
- Муравьиная кислота CH2O2 (метановая кислота), применяемая в качестве пищевой добавки, является примером одноосновной органической кислоты.
- А всем известная лимонная кислота C6H8O7, применяемая в кулинарии и в частности в приготовлении любимых всеми лимонадов, является сложным трехосновным органическим соединением.
- Бензойная кислота C7H6O2 - простейшая одноосновная кислота, впервые полученная еще в 16 веке, применяется и как антисептик, и как консервант и как стандарт калибровки теплоизмеряющих приборов (калориметров).
- Молочная кислота C3H6O3, впервые обнаруженная в прокисшем молоке, является главным источником углеводов в жизнедеятельности живых организмов, в том числе и человека. Это пища для нашего мозга и всей нервной системы.
- Самая удивительная кислота, основа жизни на земле - ДНК. О ней слышал, наверное, каждый. Все без исключения известные человеку сложные живые существа имеют в себе эту удивительную кислоту, с помощью которой кодируется, хранится и передается последующим поколениям информация, накопленная за жизнь живым существом.
Как вы могли увидеть, мир кислот чрезвычайно разнообразен. То, что мы рассмотрели сегодня, является лишь маленькой толикой огромного мира кислот их свойств и качеств. Сфера применения этих химических соединений безгранична.