Кислоты: классификация, свойства, получение

Кислоты: классификация, свойства, получение

КЛАССИФИКАЦИЯ КИСЛОТ

Кислоты – это электролиты, в результате диссоциации которых в водных растворах образуется только один вид катионов – катионы водорода Н⁺ (точнее – катионы гидроксония H₃O⁺):

НCl = Н⁺ + Cl^–                          (НCl + H₂O = H₃O⁺ + Cl^–)
HNO₃ = Н⁺ + NO₃^–                  (HNO₃ + H₂O = H₃O⁺ + NO₃^–)

Кислоты – вещества молекулярного строения. Атомы в молекулах кислот связаны ковалентными полярными химическими связями. Чем более поляризована связь между атомом водорода, способным отщепляться в виде катиона водорода, и атомом какого–либо другого элемента, тем легче происходит её распад с образованием ионов, тем сильнее кислота.

Классифицировать кислоты можно по разным признакам.

• По содержанию кислорода кислоты могут быть бескислородными (например, НCl, НВг, HI, H₂S, HCN) и кислородсодержащими (например, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄).
• По числу атомов водорода в молекуле кислоты, способных замещаться атомами металлов (по основности), кислоты могут быть одноосновными (НCl, НВг, HI, HNO₃), двухосновными (H₂SO₄, H₂SO₃, H₂СО₃, H₂S), трёхосновными (H₃PO₄, H₃AsO₄) и т. д. Существуют и кислоты большей основности, например пирофосфорная Н₄Р₂O₇ – четырёхосновная.
• По степени диссоциации кислоты могут быть сильными (НCl, НВг, HI, HNO₃, H₂SO₄) и слабыми (H₂S, H₂SiO₃, H₂CO₃, СH₃СООН).
• По растворимости кислоты могут быть растворимыми в воде (H₂SO₄, HNO₃, НCl, СH₃СООН) и нерастворимыми в воде (H₂SiO₃, C₁₇H₃₅СООН).
• По стабильности кислоты могут быть стабильными (H₂SO₄, НCl, H₃РO₄) и нестабильными (H₂CO₃, H₂SO₃, HNO₂). Нестабильные кислоты, как правило, невозможно выделить в свободном состоянии, они существуют только в растворах.
• По летучести кислоты могут быть летучими (НCl, HNO₃, СH₃СООН) и нелетучими (H₂SO₄, H₃PO₄, H₂SiO₃).

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КИСЛОТ

1. Кислоты реагируют с металлами. Металлы, расположенные в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода H₂, вытесняют водород из растворов кислот. Происходит реакция замещения, образуется соль и водород:

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

Металлы, расположенные в ряду напряжений после водорода, с кислотами не реагируют.

Важное примечание: с серной концентрированной кислотой и с азотной кислотой любой концентрации реакции идут за счёт аниона кислотного остатка, водород в этих случаях не выделяется:

Cu+ 4HNO₃ (конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O
Cu+ 2H₂SO₄ (конц.) = CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O

2. Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды:

3. Кислоты реагируют с основаниями и с амфотерными гидроксидами с образованием соли и воды:

(Взаимодействие сильных кислот с сильными основаниями – реакция нейтрализации.)

Al(ОН)₃ + 3НCl = AlCl₃ + 3H₂O
Al(ОН)₃ + 3Н⁺ = Al³⁺ + 3H₂O

(Реакция амфотерного гидроксида с сильной кислотой.)

4. Сильные кислоты реагируют с солями слабых кислот. Слабые кислоты при этом могут быть вытеснены из солей. Например, сильная соляная кислота НCl вытесняет слабую сероводородную кислоту H₂S:

FeS + 2НCl = FeCl₂ + H₂S↑
FeS + 2Н⁺ = H₂S↑ + Fe²⁺

Нелетучие кислоты могут вытеснить летучую из её соли. Например, нелетучая серная кислота H₂SO₄ вытесняет более летучую азотную HNO₃. Обе кислоты – сильные. В растворе такая реакция не происходит. Она осуществима, если соль находится в кристаллическом виде (не в растворе), а серная кислота концентрированная:

Аналогично можно получить газообразный хлороводород, раствор которого – соляная кислота.

5. Кислоты можно обнаружить индикаторами. Индикаторы реагируют на наличие в растворе ионов Н⁺ (H₃O⁺). Лакмус в кислой среде приобретает красный цвет, метиловый оранжевый – красный, фенолфталеин – бесцветный. Для обнаружения кислот удобно использовать лакмус.

ПОЛУЧЕНИЕ КИСЛОТ

Бескислородные кислоты, состоящие из двух элементов, могут быть получены синтезом простых веществ:

Кислородсодержащие кислоты могут быть получены в результате взаимодействия с водой соответствующих кислотных оксидов:

Р₂O₅ + 3H₂O = 2H₃РO₄
SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Слабые или летучие кислоты могут быть вытеснены из солей более сильными или менее летучими кислотами. Например, сильная соляная кислота НCl вытесняет слабую уксусную кислоту СH₃СООН:

CH₃COONa + НCl = СH₃СООН + NaCl
СH₃СОО^– + Н⁺ = СH₃СООН

Летучие кислоты могут быть вытеснены из солей менее летучими кислотами. Например, нелетучая серная кислота H₂SO₄ может вытеснить более летучую соляную НCl. Но в растворе такая реакция не пойдёт (обе кислоты сильные). Она осуществима, если соль в кристаллическом состоянии (не в растворе) обработать серной концентрированной кислотой:

В результате этой реакции образуется газообразный хлороводород, при растворении которого в воде образуется соляная кислота.

Для получения слабых нелетучих кислот (например, ортофосфорной кислоты или сернистой кислоты) лучше воспользоваться концентрированной серной кислотой, причём образующаяся сернистая кислота H₂SO₃ разлагается на сернистый газ SO₂ и воду:

Са₃(РO₄)₂ (тв.) + 3H₂SO₄ (конц.) = 3CaSO₄ + 2H₃РO₄
Na₂SO₃ (тв.) + H₂SO₄ (конц.) = Na₂SO₄ + SO₂↑ + H₂O

Всё о кислотах кратко в одной таблице

Конспект урока «Кислоты: классификация, свойства, получение».

Следующая тема: «».