Кислота

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.

кислота, сполука, яка при розчиненні в іонізуючому розчиннику (воді), вивільняє іони водню (Н+, або протони). У сучасній хімії кислоти означаються як речовини, що є донорами протонів і приймають електрони для утворення іонних зв'язків. Кислоти вступають у реакції з основами, утворюючи солі, а також діють як розчинники. Сильні кислоти корозійні, розбавлені кислоти мають кислий або гострий смак, хоча в деяких органічних кислотах цей смак частково схований за іншими смаковими характеристиками.

Кислотами називаються електроліти, які у водному розчині дисоціюють з утворенням лише одного типу катіонів — водню Н⁺. Наприклад:

• 
• 
• 

Атоми водню, що входять до складу молекул кислот і можуть відщеплюватись від молекул кислот при їх дисоціації у вигляді катіонів водню Н⁺, називаються кислотними атомами водню. Кислотні атоми водню в молекулах кислот можуть заміщатися атомами металів (або металоподібних груп, як NH₄) з утворенням солей.

Атоми або групи атомів, що сполучені з кислотними атомами водню в молекулах кислот, називаються кислотними залишками. Так, атом хлору в хлоридній кислоті (точніше аніон хлору С1^-) називається кислотним залишком хлоридної кислоти, група атомів NO₃ в нітратній кислоті (точніше аніон NO₃^-) є кислотним залишком нітратної кислоти, а група атомів SO₄ в сульфатній кислоті (точніше аніон SO₄^2-) — кислотним залишком сульфатної кислоти.

Зміст 1 Кисневі і безкисневі кислоти 2 Основність кислот 3 Структурні формули 4 Назви 5 Властивості 6 Одержання 7 Джерела

[ред.] Кисневі і безкисневі кислоти

Залежно від того, входить кисень до складу кислотного залишку чи не входить, кислоти поділяються на кисневі і безкисневі.

До найбільш вживаних кисневих кислот належать сульфатна (сірчана) кислота H₂SO₄, нітратна (азотна) кислота HNO₃ і фосфатна (фосфорна) кислота H₃PO₄.

Кисневі кислоти можна розглядати також як гідроксиди (найчастіше неповні, або оксиди-гідроксиди) кислотних оксидів, тобто як продукти приєднання води до кислотних оксидів (ангідридів). їх зображають такою загальною формулою: n R_xO_y • m Н₂О, де x і y залежать від валентності кислотоутворюючого елементу, а n і m — від типу кислоти. Наприклад:

• SO₃ + Н₂О = SO₃ • Н₂О, або SO₂(ОН)₂

(Сульфатна кислота Н₂SO₄)

• Р₂О₅ + Н₂О = Р₂О₅ • Н₂О, або 2РО₂(ОН)

(Метафосфатна кислота НРО₃)

• Р₂О₅ + 3Н₂О = Р₂О₅ • 3Н₂О, або 2РО(ОН)₃

(Ортофосфатна кислота Н₃РО₄).

Однак гідроксидами (чи оксидами-гідроксидами) кислоти звичайно не називають, а терміном гідроксид користуються тільки для назв основ (гідроксидів металів) і амфотерних гідроксидів. Прикладом найбільш вживаних безкисневих кислот можуть бути хлоридна (хлороводнева, або соляна) кислота HCl, бромідна кислота HBr, сульфідна (сірководнева) Н₂S і інші кислоти.

[ред.] Основність кислот

Залежно від кількості кислотних атомів водню молекули кислот .поділяються на одноосновні, двоосновні, триосновні і т. д. Наприклад, хлоридна кислота HCl одноосновна, сульфатна кислота H₂SO₄ — двоосновна, фосфатна кислота H₃PO₄ — триосновна і т. д.

[ред.] Структурні формули

При складанні структурних формул кислот слід мати на увазі, що кислотні атоми водню в молекулах кисневих кислот зв'язані не безпосередньо з атомом кислотоутворюючого елементу, а через кисень. Це треба пам'ятати, бо є чимало кислот, основність яких не співпадає з кількістю атомів водню у складі їх молекул. Так, до складу ацетатної кислоти (оцтової кислоти) входять чотири атоми водню, хоч вона одноосновна. Останнє пояснюється тим, що в молекулі цієї кислоти тільки один атом водню сполучений з атомом вуглецю через кисень, а три атоми зв'язані безпосередньо з атомом вуглецю. Тому при дисоціації молекула ацетатної кислоти відщеплює лише один катіон водню, який може заміщатися катіоном металу з утворенням солі:

На відміну від кисневих, у молекулах безкисневих кислот кислотні атоми водню зв'язані безпосередньо з атомами кислотоутворюючого елементу. Для прикладу наведемо структурні формули деяких кислот:

     Н2S               Н2SO4            H3PO4               СН3СООН

                        Н—О   О           Н—О                   Н   О
                           \ //              \\                 |  //
   Н—S—Н                    S             Н—О—Р = О           Н—С—С
                           / \\              //                 |  \
                        H—O   O           H—O                   H   O—H
Сульфідна кислота       Сульфатна кислота Фосфатна кислота Ацетатна кислота

[ред.] Назви

Назви кислот найкраще виводити від міжнародних назв кислотних залишків. При цьому для кисневих кислот у випадку проявлення кислотоутворюючим елементом найвищої можливої валентності назва кислоти має закінчення -атна, наприклад:

• НNО₃ — нітратна кислота (азотна)
• Н₂SО₄ — сульфатна кислота (сірчана)
• Н₃РО₄ — фосфатна кислота (фосфорна)
• Н₂СО₃ — карбонатна кислота (вугільна)
• Н₃ВО₃ — боратна кислота (борна)

Якщо ж кислотоутворюючий елемент проявляє в молекулі даної кислоти нижчу позитивну валентність, то назва кислоти має закінчення -итна або -ітна. Наприклад:

• HNO₂ — нітритна кислота (азотиста)
• Н₂SО₃ — сульфітна кислота (сірчиста)

Назви безкисневих кислот у таких випадках мають закінчення -идна або -ідна. Наприклад:

• HCl — хлоридна кислота (хлороводнева, або соляна)
• HJ — йодидна кислота (йодоводнева)
• HBr — бромідна кислота (бромоводнева)
• H₂S — сульфідна кислота (сірководнева)

[ред.] Властивості

Деякі кислоти при звичайних умовах являють собою рідини, наприклад нітратна HNO₃ і сульфатна Н₂SО₄ кислоти, а деякі — тверді речовини, як фосфатна кислота Н₃РО₄, боратна Н₃ВО₃ і ін. Більшість кислот добре розчиняється у воді, але деякі практично не розчиняються (наприклад, силікатна кислота H₂SiO₃). Водні розчини кислот відзначаються кислим смаком, руйнують рослинні і тваринні тканини і змінюють забарвлення індикаторів, зокрема забарвлюють лакмус у червоний колір. Ці спільні властивості усіх кислот обумовлюються наявністю в їх розчинах іонів водню.

Хімічні властивості кислот визначаються їх відношенням до основ і основних оксидів. Найбільш характерною властивістю їх є здатність вступати з основами в реакції нейтралізації.

Наприклад:

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

З основними і амфотерними оксидами кислоти теж утворюють солі:

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

Крім того, кислоти взаємодіють і з активними металами (що стоять в електрохімічному ряду напружень лівіше від водню) з утворенням солі і виділенням водню (з нітратної кислоти водень не виділяється). Наприклад:

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

[ред.] Одержання

Кислоти, як і основи, можна добувати різними способами.

1. Безпосереднім сполученням ангідридів з водою:

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

Цим способом можна одержувати кислоти тільки в тому випадку, коли ангідрид безпосередньо взаємодіє з водою. При цьому слід мати на увазі, що при одержанні деяких кислот залежно від умов одна молекула ангідриду може реагувати з одною, двома і більше молекулами води. Внаслідок цього молекула утворюваної кислоти може містити різну кількість атомів водню і кисню, хоч валентність кислотоутворюючого елементу залишається тою ж самою. Якщо кислота утворюється внаслідок взаємодії одної молекули ангідриду з одною молекулою води, то до назви кислоти додається префікс мета-, а коли на одну молекулу ангідриду припадає дві або три молекули води, то додається префікс орто-.

Наприклад:

• Р₂О₅ + H₂O = 2НРО₃ метафосфатна кислота
• Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄ ортофосфатна кислота

2. Взаємодією кислот з солями. Цим способом можна користуватися тоді, коли одержувана кислота є леткою або нерозчинною. Наприклад:

• Н₂SO₄ + 2NaCl = Nа₂SO₄ + 2HCl ↑ (при нагріванні)
• H₂SO₄ + Na₂SiO₃ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃ ↓

3. Безкисневі кислоти можна одержувати як їх витісненням з солей іншими кислотами, так і безпосереднім сполученням елементів з наступним розчиненням одержуваних кислот у воді.

Наприклад:

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

В техніці для добування хлоридної кислоти користуються останнім способом.

[ред.] Джерела

• Ф. А. Деркач "Хімія" Л. 1968