Часть И. ОБЩАЯ ХИМИЯ

Раздел 6. ВАЖНЕЙШИЕ КЛАССЫ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

§ 6.2. Кислоты

Определение класса кислот с точки зрения теории электролитической диссоциации см. § 5.8. Приведенные там примеры уравнений их диссоциации можно записать точнее, с учетом гидратации ионов:

НСl (газ) ⇆Н⁺ (водн.) + Сl (водн.);

СН₃СООН (водн.) ⇆Н⁺ (водн.) + СН₃СОО (водн.).

Как видим, кислоты в воде диссоциируют на ионы водорода и кислотные остатки - анионы. Никаких других катионов, кроме ионов водорода, кислоты не образуют. Механизм диссоциации кислот изображен на рис. 5.6: вокруг полярных молекул ориентируются диполи воды и в результате взаимодействия полярные молекулы превращаются в ионные, а последние - на гидратированные ионы. Числом ионов водорода, образующихся каждой молекулой кислоты во время диссоциации, определяется заряд кислотного остатка (аниона). Хлоридная и нитратная кислоты образуют только однозарядные кислотные остатки (Сl^- , NO^-), молекула серной кислоты H₂SO₄ может образовывать два кислотных остатки: однозарядный (HSO^-₄) и двозарядний (SO₄ ); молекула ортофосфатной кислоты может дать три кислотных остатки: одно-, двух - и тризарядний (Н₂РО^-₄, НРО^2-₄ , и РО^3-₄ ).

Различают кислородные и бескислородные кислоты. Как показывает само название, первые содержат кислород (например, H₂SO₄, HNO₃, Н₃РО₄), вторые его не содержат (например, НСl, НВr, Hl, H₂S).

Названия кислот. Названия кислородных кислот образуются из названия неметалу добавлением в скобках степени окисления:

+7 +5

НСlO₄ - хлоратна(lV) кислота; H₃ASO₄ - арсенатна кислота;

+5 +5

НСlO₃ - хлоратна(V) кислота HNO₃ - азотная кислота;

+3 +3

НСlВ₂ - хлоратна(III) кислота HNO₂ - нітритна кислота;

+1 +6

НСlВ - хлоратна(И) кислота H₂SO₄ - сульфатная кислота;

+4

H₂SO₃ - сульфитная кислота.

Если элемент с одним и тем же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот, то к названию кислоты с меньшим содержанием кислородных атомов добавляют префикс мета-, при наибольшем их числе - приставка орто-.

НПО₂ - метаборатна кислота;

НПО₃ - ортоборатна кислота;

Н_2n (SiO₃)_n - поліметасилікатна кислота;

H₄SiO₄ - ортосилікатна кислота.

Названия бескислородных кислот образуются от названия неметалу с окончанием-о прибавлением слова водородная:

HF - флуороводнева, или плавиковая, или фторидна кислота;

НСl - хлороводнева, или хлоридная, кислота;

НВr - бромоводнева, или бромідна кислота;

Нl - йодоводнева, или йодидна кислота;

H₂S - сероводородная, или сульфидная кислота.

Извлечения кислот. Большинство кислородсодержащих кислот получают при взаимодействии оксидов неметаллов (с высоким степенью окисления) с водой. Например:

SO₃ + H₂O ⇆ H₂SO₄; N₂O₅ + Н₂O = 2HNO₃.

Если такие оксиды не растворимы в воде, то соответствующие им кислоты получают косвенным путем, а именно: действием другой кислоты (чаще всего серной) на соответствующую соль. Например: Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + Н₂Sио₃ и.

Бескислородные кислоты получают путем соединения водорода с неметалом с последующим растворением водородной соединения в воде. Такими являются HF, НСl, НВr, Hl, H₂S.

Способы получения кислот, имеющих наибольшее значение в технике и народном хозяйстве, рассматриваются в ч. II.

Свойства кислот. Кислоты представляют собой жидкости (H₂SO₄, HNO₃ и другие) или твердые вещества (Н₃РО₄ и другие). Много кислот хорошо растворимы в воде. Растворы их кислые на вкус, разъедают растительные и животные ткани, меняют синюю окраску лакмусу на красное.

Ниже перечислены важнейшие химические свойства кислот.

1. Взаимодействие с металлами (с образованием соли и выделением водорода). Например:

2НСl + Fe = FeCl₂ + Н₂ ↑.

При этом атомы металлов окисляющиеся, а ионы водорода восстанавливаются. Металлы, расположенные в ряду стандартных электродных потенциалов (см. §12.5) справа от водорода, его из кислот не вытесняют. Не выделяется водород и при взаимодействии металлов с концентрированными нітратною и сульфатной кислотами.

В этом случае восстанавливаются (снижают степень окисления)

               +5 +6

нитроген N и сульфур S.

2. Взаимодействие с основными оксидами, основаниями и солями:

H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + Н₂О;

H₂SO₄ + 2КOН = K₂SO₄ + 2Н₂О;

H₂SO₄ + K₂SiO₃ = Н₂Sио₃ и + K₂SO₄.

Согласно теории электролитической диссоциации все общие характерные свойства кислот (кислый вкус, изменение окраска индикатора, взаимодействие с основаниями, основными оксидами, солями) обусловленные ионами водорода Н⁺, точнее, ионами гідроксонію Н₃О⁺.