ПОСІБНИК З ХІМІЇ ДЛЯ ВСТУПНИКІВ ДО ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ

Частина І. ЗАГАЛЬНА ХІМІЯ

Розділ 6. НАЙВАЖЛИВІШІ КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СПОЛУК

§ 6.2. Кислоти

Означення класу кислот з погляду теорії електролітичної дисоціації див. § 5.8. Наведені там приклади рівнянь їх дисоціації можна записати точніше, із урахуванням гідратації іонів:

НСl (газ) ⇆Н⁺ (водн.) + Сl (водн.);

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

Як бачимо, кислоти у воді дисоціюють на іони гідрогену і кислотні залишки — аніони. Жодних інших катіонів, крім іонів гідрогену, кислоти не утворюють. Механізм дисоціації кислот зображено на рис. 5.6: навколо полярних молекул орієнтуються диполі води і в результаті взаємодії полярні молекули перетворюються на іонні, а останні — на гідратовані іони. Числом іонів гідрогену, що утворюються кожною молекулою кислоти під час дисоціації, визначається заряд кислотного залишку (аніона). Хлоридна й нітратна кислоти утворюють тільки однозарядні кислотні залишки (Сl^- , NO^-), молекула сульфатної кислоти H₂SO₄може утворювати два кислотних залишки: однозарядний (HSO^-₄) і двозарядний (SO₄); молекула ортофосфатної кислоти може дати три кислотних залишки: одно-, дво- і тризарядний (Н₂РО^-₄, НРО^2-₄ , і РО^3-₄).

Розрізняють кисневі і безкисневі кислоти. Як показує сама назва, перші містять оксиген (наприклад, H₂SO₄, HNO₃, Н₃РО₄), другі його не містять (наприклад, НСl, НВr, Hl, H₂S).

Назви кислот. Назви кисневих кислот утворюються з назви неметалу додаванням у дужках ступеня окиснення:

+7     +5

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

+5    +5

НСlO₃ — хлоратна(V) кислота; HNO₃ — нітратна кислота;

+3    +3

НСlО₂ — хлоратна(ІІІ) кислота; HNO₂ — нітритна кислота;

+1    +6

НСlО — хлоратна(І) кислота; H₂SO₄ — сульфатна кислота;

+4

H₂SO₃ — сульфітна кислота.

Якщо елемент з одним і тим самим ступенем окиснення утворює кілька кисневмісних кислот, то до назви кислоти з меншим вмістом кисневих атомів додають префікс мета-, при найбільшому їх числі — префікс орто-.

НВО₂ — метаборатна кислота;

НВО₃ — ортоборатна кислота;

Н_{2 n} (SiO₃)_n — поліметасилікатна кислота;

H₄SiO₄ — ортосилікатна кислота.

Назви безкисневих кислот утворюються від назви неметалу із закінченням -о додаванням слова воднева:

HF — флуороводнева, або плавикова, або фторидна кислота;

НСl — хлороводнева, або хлоридна, кислота;

НВr — бромоводнева, або бромідна кислота;

Нl — йодоводнева, або йодидна кислота;

H₂S — сірководнева, або сульфідна кислота.

Добування кислот. Більшість кисневмісних кислот добувають під час взаємодії оксидів неметалів (з високим ступенем окиснення) з водою. Наприклад:

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

Якщо такі оксиди не розчинні у воді, то відповідні їм кислоти добувають непрямим шляхом, а саме: дією іншої кислоти (найчастіше сульфатної) на відповідну сіль. Наприклад: Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + Н₂ SіО₃ і.

Безкисневі кислоти добувають шляхом сполучення гідрогену з неметалом з наступним розчиненням водневої сполуки у воді. Такими є HF, НСl, НВr, Hl, H₂S.

Способи добування кислот, що мають найбільше значення в техніці і народному господарстві, розглядаються в ч. II.

Властивості кислот. Кислоти являють собою рідини (H₂SO₄, HNO₃ та інші) або тверді речовини (Н₃РО₄ та інші). Багато кислот добре розчиняються у воді. Розчини їх кислі на смак, роз’їдають рослинні і тваринні тканини, змінюють синє забарвлення лакмусу на червоне.

Нижче перелічено найважливіші хімічні властивості кислот.

1. Взаємодія з металами (з утворенням солі і виділенням водню). Наприклад:

2НСl + Fe = FeCl₂ + Н₂ ↑.

При цьому атоми металів окиснюються, а іони гідрогену відновлюються. Метали, розміщені в ряду стандартних електродних потенціалів (див. §12.5) праворуч від водню, з кислот його не витісняють. Не виділяється водень і при взаємодії металів з концентрованими нітратною і сульфатною кислотами.

У цьому випадку відновлюються (знижують ступінь окиснення)

  +5 +6

нітроген N і сульфур S.

2. Взаємодія з основними оксидами, основами і солями:

H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + Н₂О;

H₂SO₄ + 2КOН = K₂SO₄ + 2Н₂О;

H₂SO₄ + K₂SiO₃ = Н₂ SіО₃ і + K₂SO₄.

Згідно з теорією електролітичної дисоціації всі загальні характерні властивості кислот (кислий смак, зміна забарвлення індикатора, взаємодія з основами, основними оксидами, солями) зумовлені іонами гідрогену Н⁺, точніше, іонами гідроксонію Н₃О⁺.