Допомога по Теле2, тарифи, питання

Кислоти можна класифікувати виходячи з різних критеріїв:

1) Наявність атомів кисню у кислоті

2) Основність кислоти

Основністю кислоти називають число «рухливих» атомів водню в її молекулі, здатних при дисоціації відщеплюватися від молекули кислоти у вигляді катіонів водню H +, а також заміщатися на атоми металу:

4) Розчинність

5) Стійкість

7) Окислюючі властивості

Хімічні властивості кислот

1. Здатність до дисоціації

Кислоти дисоціюють у водних розчинах на катіони водню та кислотні залишки. Як було зазначено, кислоти діляться на добре дисоціюючі (сильні) і малодисоціюючі (слабкі). При записі рівняння дисоціації сильних одноосновних кислот використовується або одна спрямована праворуч стрілка (), або знак рівності (=), що показує фактично незворотність такої дисоціації. Наприклад, рівняння дисоціації сильної соляної кислоти може бути записано двояко:

або в такому вигляді: HCl = H + + Cl -

або в такому: HCl → H + + Cl

По суті напрям стрілки свідчить, що зворотний процес об'єднання катіонів водню з кислотними залишками (асоціація) у сильних кислот мало протікає.

У разі, якщо ми захочемо написати рівняння дисоціації слабкої одноосновної кислоти, ми маємо використовувати у рівнянні замість знака дві стрілки. Такий знак відображає оборотність дисоціації слабких кислот — у разі сильно виражений зворотний процес об'єднання катіонів водню з кислотними залишками:

CH 3 COOH CH 3 COO - + H +

Багатоосновні кислоти дисоціюють східчасто, тобто. катіони водню від їхніх молекул відриваються не одночасно, а по черзі. З цієї причини дисоціація таких кислот виражається не одним, а декількома рівняннями, кількість яких дорівнює основності кислоти. Наприклад, дисоціація триосновної фосфорної кислоти протікає в три ступені з послідовним відривом катіонів H + :

H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4

H 2 PO 4 - H + + HPO 4 2-

HPO 4 2- H + + PO 4 3-

Слід зазначити, що кожен наступний ступінь дисоціації протікає меншою мірою, ніж попередній. Тобто, молекули H 3 PO 4 дисоціюють краще (переважно), ніж іони H 2 PO 4 — , які, своєю чергою, дисоціюють краще, ніж іони HPO 4 2- . Пов'язане таке явище із збільшенням заряду кислотних залишків, унаслідок чого зростає міцність зв'язку між ними та позитивними іонами H+.

З багатоосновних кислот винятком є сірчана кислота. Оскільки ця кислота добре дисоціює по обох щаблях, допустимо записувати рівняння її дисоціації в одну стадію:

H 2 SO 4 2H + + SO 4 2-

2. Взаємодія кислот із металами

Сьомим пунктом у класифікації кислот ми вказали їхні окисні властивості. Було зазначено, що кислоти бувають слабкими окисниками та сильними окисниками. Переважна більшість кислот (практично всі крім H 2 SO 4(конц.) і HNO 3) є слабкими окислювачами, так як можуть виявляти свою здатність, що окислює, тільки за рахунок катіонів водню. Такі кислоти можуть окислити з металів тільки ті, які знаходяться в ряду активності лівіше водню, при цьому як продукти утворюються сіль відповідного металу і водень. Наприклад:

H 2 SO 4(розб.) + Zn ZnSO 4 + H 2

2HCl + Fe FeCl 2 + H 2

Що ж до кислот-сильних окислювачів, тобто. H 2 SO 4 (конц.) і HNO 3 , то список металів, на які вони діють, набагато ширший, і до нього входять як усі метали до водню у низці активності, так і практично після. Тобто концентрована сірчана кислота та азотна кислота будь-якої концентрації, наприклад, окислятимуть навіть такі малоактивні метали, як мідь, ртуть, срібло. Докладніше взаємодія азотної кислоти та сірчаної концентрованої з металами, а також деякими іншими речовинами через їхню специфічність буде розглянуто окремо в кінці даного розділу.

3. Взаємодія кислот з основними та амфотерними оксидами

Кислоти реагують з основними та амфотерними оксидами. Кремнієва кислота, оскільки є нерозчинною, в реакцію з основними малоактивними оксидами і амфотерними оксидами не вступає:

H 2 SO 4 + ZnO ZnSO 4 + H 2 O

6HNO 3 + Fe 2 O 3 2Fe(NO 3) 3 + 3H 2 O

H 2 SiO 3 + FeO ≠

4. Взаємодія кислот з основами та амфотерними гідроксидами

HCl + NaOH H 2 O + NaCl

3H 2 SO 4 + 2Al(OH) 3 Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

5. Взаємодія кислот із солями

Ця реакція протікає у разі, якщо утворюється осад, газ чи значно слабкіша кислота, ніж та, що входить у реакцію. Наприклад:

H 2 SO 4 + Ba(NO 3) 2 BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

CH 3 COOH + Na 2 SO 3 CH 3 COONa + SO 2 + H 2 O

HCOONa + HCl HCOOH + NaCl

6. Специфічні окисні властивості азотної та концентрованої сірчаної кислот

Як було зазначено вище, азотна кислота у будь-якій концентрації, і навіть сірчана кислота лише у концентрованому стані є дуже сильними окислювачами. Зокрема, на відміну інших кислот вони окислюють як метали, які перебувають до водню серед активності, а й майже всі метали після нього (крім платини і золота).

Так, наприклад, вони здатні окислити мідь, срібло та ртуть. Слід проте твердо засвоїти той факт, що ряд металів (Fe, Cr, Al) незважаючи на те, що є досить активними (перебувають до водню), проте не реагують з концентрованої HNO 3 і концентрованої H 2 SO 4 без нагрівання по причини явища пасивації - на поверхні таких металів утворюється захисна плівка з твердих продуктів окислення, яка не дозволяє молекулами концентрованої сірчаної та концентрованої азотної кислот проникати вглиб металу для протікання реакції. Однак при сильному нагріванні реакція все-таки протікає.

У разі взаємодії з металами обов'язковими продуктами завжди є сіль відповідного металу та використовуваної кислоти, а також вода. Також завжди виділяється третій продукт, формула якого залежить від багатьох факторів, зокрема таких, як активність металів, а також концентрація кислот і температура проведення реакцій.

Висока окисна здатність концентрованої сірчаної та концентрованої азотної кислот дозволяє їм реагувати не тільки практичним з усіма металами низки активності, але навіть з багатьма твердими неметалами, зокрема, з фосфором, сіркою, вуглецем. Нижче в таблиці наочно представлені продукти взаємодії сірчаної та азотної кислот з металами та неметалами залежно від концентрації:

7. Відновлювальні властивості безкисневих кислот

Усі безкисневі кислоти (крім HF) можуть виявляти відновлювальні властивості за рахунок хімічного елемента, що входить до складу аніону, при дії різних окислювачів Так, наприклад, усі галогеноводневі кислоти (крім HF) окислюються діоксидом марганцю, перманганатом калію, дихроматом калію. При цьому галогенід-іони окислюються до вільних галогенів:

4HCl + MnO 2 MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

16HBr + 2KMnO 4 2KBr + 2MnBr 2 + 8H 2 O + 5Br 2

14НI + K 2 Cr 2 O 7 3I 2 ↓ + 2Crl 3 + 2KI + 7H 2 O

Серед усіх галогеноводородних кислот найбільшу відновлювальну активність має йодоводородна кислота. На відміну з інших галогеноводородных кислот її можуть окислити навіть оксид і солі трехвалентного заліза.

6HI ​​+ Fe 2 O 3 2FeI 2 + I 2 ↓ + 3H 2 O

2HI + 2FeCl 3 2FeCl 2 + I 2 ↓ + 2HCl

Високу відновну активність має також і сірководнева кислота H 2 S. Її може окислити навіть такий окислювач, як діоксид сірки.

Константа гідролізу дорівнює відношенню добутку концентрацій
продуктів гідролізу до концентрації негідролізованої солі

приклад 1.Обчислити ступінь гідролізу NH4Cl.

Рішення:З таблиці знаходимо Кд(NH 4 ОН)=1,8∙10 -3 , звідси

Кγ=Кв/Кд к = =10 -14 /1,8∙10 -3 = 5,56∙10 -10 .

приклад 2.Обчислити ступінь гідролізу ZnCl 2 по 1 щаблі 0,5 М розчині.

Рішення:Іонне рівняння гідролізу Zn 2 + H 2 O ZnOH + + H +

Kд ZnOH +1=1,5∙10 -9; hγ=√(Кв/ [Кд осн ∙Cм]) = 10 -14 /1,5∙10 -9 ∙0,5=0,36∙10 -2 (0,36%).

Приклад 3.Складіть іонно-молекулярні та молекулярні рівняння гідролізу солей: a) KCN; б) Na 2 CO 3; в) ZnSO 4 . Визначте реакцію середовища розчинів цих солей.

Рішення:а) Ціанід калію KCN – сіль слабкої одноосновної кислоти (див. табл. I додатку) HCN та сильної основи КОН. При розчиненні у воді молекули KCN повністю дисоціюють на катіони К+ та аніони CN-. Катіони К+ не можуть пов'язувати іони ВІН – води, тому що КОН – сильний електроліт. Аніони ж CN – зв'язують іони Н+ води, утворюючи молекули слабкого електроліту HCN. Сіль гідролізується по аніону. Іонно-молекулярне рівняння гідролізу

CN - + Н 2 Про HCN + ВІН -

або у молекулярній формі

KCN + Н 2 Про HCN + КОН

В результаті гідролізу в розчині з'являється деякий надлишок іонів ВІН - тому розчин KCN має лужну реакцію (рН > 7).

б) Карбонат натрію Na 2 CO 3 - сіль слабкої багатоосновної кислоти та сильної основи. У цьому випадку аніони солі СО 3 2- зв'язуючи водневі іони води утворюють аніони кислої солі НСО - 3 а не молекули Н 2 3 , так як іони НСО - 3 дисоціюють набагато важче, ніж молекули Н 2 СО 3 . У звичайних умовах гідроліз йде першою щаблем. Сіль гідролізується по аніону. Іонно-молекулярне рівняння гідролізу

CO 2-3 +H 2 O HCO - 3 +ОН -

або у молекулярній формі

Na 2 CO 3 + Н 2 Про NaHCO 3 + NaOH

У розчині з'являється надлишок іонів ВІН - тому розчин Na 2 CO 3 має лужну реакцію (рН > 7).

в) Сульфат цинку ZnSO 4 - сіль слабкої багатокислотної основи Zn(OH) 2 та сильної кислоти H 2 SO 4 . В цьому випадку катіони Zn + зв'язують гідроксильні іони води, утворюючи катіони основної солі ZnOH +. Утворення молекул Zn(OH) 2 немає, оскільки іони ZnOН + дисоціюють набагато складніше, ніж молекули Zn(OH) 2 . У звичайних умовах гідроліз йде першою щаблем. Сіль гідролізується по катіону. Іонно-молекулярне рівняння гідролізу

Zn 2+ + Н 2 Про ZnOН + + Н +

або у молекулярній формі

2ZnSO 4 + 2Н 2 О (ZnOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4

У розчині утворюється надлишок іонів водню, тому розчин ZnSO 4 має кислу реакцію (рН< 7).

Приклад 4.Які продукти утворюються при змішуванні розчинів A1(NO 3) 3 і К 2 3 ? Складіть іонно-молекулярне та молекулярне рівняння реакції.

Рішення.Сіль A1(NO 3) 3 гідролізується по катіону, а К 2 3 - по аніону:

А1 3+ + Н 2 Про А1ОН 2+ + Н +

СО 2-3 + Н 2 Про НСО - з + ВІН -

Якщо розчини цих солей знаходяться в одному посудині, то йде взаємне посилення гідролізу кожної з них, бо іони Н + і ВІН - утворюють молекулу слабкого електроліту Н 2 О. При цьому гідролітична рівновага зсувається вправо і гідроліз кожної взятих солей йде до кінця з утворенням А1(ВІН) 3 і 2 (Н 2 3). Іонно-молекулярне рівняння:

2А1 3+ + ЗСО 2-3 + ЗН 2 О = 2А1(ОН) 3 + ЗСО 2

молекулярне рівняння: ЗСО 2+6KNO3

2A1(NO 3) 3 + ЗК 2 СО 3 + ЗН 2 О = 2А1(ОН) 3

12.4. Сила кислот та основ

Напрямок зміщення кислотно-основної рівноваги визначаться таким правилом:
Кислотно-основні рівноваги зміщені у бік слабшої кислоти та слабшої основи.

Кислота тим сильніше, чим легше вона віддає протон, а основа тим сильніша, чим легше вона приймає протон і міцніше утримує його. Молекула (або іон) слабкої кислоти не схильна віддавати протон, а молекула (або іон) слабкої основи не схильна його приймати, цим пояснюється зміщення рівноваги в їх бік. Силу кислот, а також силу основ можна порівнювати тільки в тому самому розчиннику
Так як кислоти можуть реагувати з різними основами, то відповідні рівноваги будуть зміщені в той чи інший бік по-різному. Тому порівняння сили різних кислот визначають, наскільки легко ці кислоти віддають протони молекулам розчинника. Аналогічно визначається сила підстав.

Ви вже знаєте, що молекула води (розчинника) може приймати і віддавати протон, тобто виявляє і властивості кислоти, і властивості основи. Тому і кислоти, і основи можна порівнювати між собою за силою у водних розчинах. В одному і тому ж розчиннику сила кислоти значною мірою залежить від енергії, що рветься. зв'язку А-Н, А сила основи - від енергії утворюється зв'язку В-Н.
Для кількісної характеристики сили кислоти у водних розчинах можна використовувати константу кислотно-основної рівноваги оборотної реакції даної кислоти з водою:
HА + Н 2 О А + H 3 O.

Для характеристики сили кислоти у розведених розчинах, у яких концентрація води практично постійна, користуються константою кислотності:

,

де K до(HA) = K c·.

Абсолютно аналогічно для кількісної характеристики сили основи можна використовувати константу кислотно-основної рівноваги оборотної реакції даної основи з водою:

А + Н 2 ПРО НА ВІН ,

а в розведених розчинах – константу основності

, де Kпро (HA) = K c ·.

Практично для оцінки сили основи використовують константу кислотності кислоти, що виходить з цієї основи (так званої " пов'язаної "кислоти), оскільки ці константи пов'язані простим співвідношенням

К о (А) = До(Н 2 Про)/ До до(НА).

Іншими словами, основа тим сильніша, чим слабша пов'язана кислота. І навпаки, кислота тим сильніша, чим слабша пов'язана основа .

Константи кислотності та основності, як правило, визначаються експериментально. Значення констант кислотності різних кислот наведено у додатку 13, а значення констант основності підстав – у додатку 14.
Для оцінки того, яка частина молекул кислоти або основи в стані рівноваги зазнала реакції з водою, використовується величина, аналогічна (і однорідна) мольній частці і звана ступенем протолізу(). Для кислоти НА

.

Тут величина з індексом "пр" (у чисельнику) характеризує прореагував частину молекул кислоти НА, а величина з індексом "вих" (у знаменнику) - вихідну порцію кислоти.
Відповідно до рівняння реакції

n пр(HA) = n(H 3 O) = n(A) cпр(HA) = c(H 3 O) = c(A);
= = a · звых (НА);
= (1 – a) · звых (НА).

Підставивши ці висловлювання на рівняння константи кислотності, отримаємо

Таким чином, знаючи константу кислотності та загальну концентрацію кислоти, можна визначити рівень протолізу цієї кислоти в даному розчині. Аналогічно через ступінь протолізу можна висловити і константу основності основи, тому у загальному вигляді

Це рівняння є математичним виразом закону розведення Оствальда. Якщо розчини розведені, тобто вихідна концентрація не перевищує 0,01 моль/л, можна використовувати наближене співвідношення

K= 2 · cвих.

Для грубої оцінки ступеня протолізу це рівняння можна використовувати при концентраціях до 0,1 моль/л.
Кислотно-основні реакції – процеси оборотні, але завжди. Розглянемо поведінку у воді молекул хлороводню та фтороводню:

Молекула хлороводню віддає протон молекулі води і перетворюється на хлорид-іон. Отже, у воді хлороводень виявляє властивості кислоти, а сама вода – властивості основи. Теж відбувається і з молекулою фтороводню, і, отже, фтороводород теж виявляє властивості кислоти. Тому водний розчин хлороводню називають хлороводневою (або соляною) кислотою, а водний розчин фтороводню – фтороводородною (або плавикової) кислотою. Але між цими кислотами є суттєва відмінність: соляна кислота реагує з надлишком води необоротно (повністю), а плавикова – оборотно і незначно. Отже, молекула хлороводню легко віддає протон молекулі води, а молекула фтороводню робить це важко. Тому соляна кислота відноситься до сильним кислотам, А плавикова - до слабким.

Сильні кислоти: HCl, HBr, HI, HClO 4 , HClO 3 , H 2 SO 4 , H 2 SeO 4 , HNO 3 та деякі інші.
Тепер звернемо увагу на праві частини рівнянь реакцій з водою хлороводню та фтороводню. Фторид-іон може приймати протон (відриваючи його в іона оксонію) і перетворюватися на молекулу фтороводню, а хлорид-іон не може. Отже, фторид-іон виявляє властивості основи, а хлорид-іон таких властивостей не виявляє (але лише у розбавлених розчинах).
Як і кислоти, існують сильніі слабкі підстави.

До сильних речовин-підстав відносяться всі добре розчинні іонні гідроксиди (їх називають ще " лугами), тому що при їх розчиненні у воді гідроксид-іони повністю переходять у розчин.

До слабких підстав відноситься NH 3 ( ДО= 1,74 · 10 -5) та деякі інші речовини. До них відносяться і практично нерозчинні гідроксиди елементів, що утворюють метали, ("гідроксиди металів") тому, що при взаємодії цих речовин з водою в розчин переходить лише мізерна кількість гідроксид-іонів.
Слабкі основи-частинки (їх ще називають " аніонні основи"): F , NO 2 , SO 3 2 , S 2 , CO 3 2 , PO 4 3 та інші аніони, що утворюються із слабких кислот.
Не володіють основними властивостями аніони Cl, Br, I, HSO 4, NO 3 та інші аніони, що утворюються з сильних кислот
Не володіють кислотними властивостями катіони Li, Na, K, Ca 2, Ba 2 та інші катіони, що входять до складу сильних основ.

Крім частинок-кислот і частинок-основ, існують ще частинки, що виявляють і кислотні, і основні властивості. Такі властивості молекули води вже відомі. Крім води, це гідросульфіт-іон, гідросульфід-іон та інші аналогічні іони. Наприклад, HSO 3 виявляє як властивості кислоти
HSO 3 + H 2 O SO 3 + H 3 O , так і властивості основи
HSO 3 + H 2 O H 2 SO 3 + OH.

Подібні частки називаються амфолітами.

Більшість частинок-амфолітів являють собою молекули слабких кислот, що втратили частину протонів (HS , HSO 3 , HCO 3 , H 2 PO 4 , HPO 4 2 та деякі інші). Аніон HSO 4 не виявляє основних властивостей і є досить сильною кислотою ( ДоК = 1,12. 10 -2), тому до амфолітів не належить. Солі, до складу яких входять такі аніони, називаються кислими солями.

Приклади кислих солей та їх назв:

Як ви вже, напевно, помітили, у кислотно-основних та окиснювально-відновних реакцій є багато спільного. Простежити загальні риси і знайти відмінності цих типів реакцій допоможе схема, зображена на малюнку 12.3.

СИЛЬ КИСЛОТИ, СИЛЬ ОСНОВИ, КОНСТАНТА КИСЛОТИ, ОСНОВНА КОНСТАНТА, КИСЛОТА СПРЯЖЕННЯ, ОСНОВА СПРЯЖЕННЯ, СТУПІНЬ ПРОТОЛІЗУ, Закон розведення Оствальда, СИЛЬНА КИСЛОТА, СЛАБКА КИСЛОТА, СИЛЬНА ОСНОВА, СЛАБКА ОСНОВА, ЛУЖНА ОСНОВА,
1.Яка з кислот більшою мірою схильна віддавати протон у водному розчині а) азотна чи азотиста, б) сірчана чи сірчиста, в) сірчана чи соляна, г) сірководнева чи сірчиста? Складіть рівняння реакцій. У разі оборотних реакцій запишіть вираз констант кислотності.
2.Порівняйте енергію атомізації молекул HF та HCl. Чи узгоджуються ці дані із силою плавикової та соляної кислот?
3.Яка частка є сильнішою кислотою: а) молекула вугільної кислоти або гідрокарбонат-іон; б) молекула фосфорної кислоти, дигідрофосфат-іон або гідрофосфат-іон; в) молекула сірководню або гідросульфід-іон?
4.Чому в додатку 13 ви не знайдете константи кислотності сірчаної, соляної, азотної та деяких інших кислот?
5. Доведіть справедливість співвідношення, що зв'язує константу основності та константу кислотності сполучених кислоти та основи.
6.Запишіть рівняння реакцій з водою а) бромоводню та азотистої кислотиб) сірчаної та сірчистої кислот; в) азотної кислоти та сірководню. У чому розбіжності цих процесів?
7. Для наступних амфолітів: HS , HSO 3 , HCO 3 , H 2 PO 4 , HPO 4 2 , H 2 O – складіть рівняння реакцій цих частинок з водою, запишіть вирази для констант кислотності та основності, випишіть значення цих констант з додатків та 14. Визначте, які властивості, кислотні чи основні переважають у цих частинок?
8. Які процеси можуть відбуватися при розчиненні у воді фосфорної кислоти?
Порівняння реакційної здатності сильних та слабких кислот.

І кислоти, і підстави розрізняються за силою, розчинністю, стійкістю і за деякими іншими характеристиками. Найважливішою із цих характеристик є сила. Найбільш характерні властивості кислот виявляються у сильних кислот. У розчинах сильних кислот частинками-кислотами є іони оксонію. Тому в цьому параграфі ми розглянемо реакції в розчинах, що протікають при взаємодії іонів оксонію з різними речовинами, що містять частинки-основи. Почнемо із найсильніших підстав.

а) Реакції іонів оксонію з оксид-іонами

Серед дуже сильних основ найважливішим є оксид-іон, що входить до складу основних оксидів, які, як ви пам'ятаєте, є іонними речовинами. Цей іон - одна з найсильніших підстав. Тому основні оксиди (наприклад, складу MO), що навіть не реагують з водою, легко реагують з кислотами. Механізм реакції:

У цих реакціях оксид-іон не встигає перейти в розчин, а одразу реагує з іоном оксонію. Отже реакція протікає на поверхні оксиду. Такі реакції йдуть до кінця, так як із сильної кислоти та сильної основи утворюється дуже слабкий амфоліт (вода).

приклад. Реакція азотної кислоти з оксидом магнію:

MgO + 2HNO 3p = Mg(NO 3) 2p + H2O.

Так реагують з сильними кислотами всі основні амфотерні оксиди, але якщо утворюється нерозчинна сіль, то реакція в деяких випадках дуже сповільнюється, так як шар нерозчинної солі перешкоджає проникненню кислоти до поверхні оксиду (приклад - реакція оксиду барію з сірчаною кислотою).

б) Реакції іонів оксонію з гідроксид-іонами

З усіх частинок-основ, що існують у водних розчинах, гідроксид-іон є найсильнішою основою. Його константа основності (55,5) у багато разів перевищує константи основності інших частинок-підстав. Гідроксид-іони входять до складу лугів і при їх розчиненні переходять у розчин. Механізм реакції іонів оксонію з гідроксид-іонами:

.

Приклад 1. Реакція соляної кислоти з розчином натрію гідроксиду:

HCl p + NaOH p = NaCl p + H 2 O.

Як і реакції з основними оксидами, такі реакції йдуть до кінця (незворотні) тому, що в результаті передачі протону оксонію іоном (сильною кислотою, K K = 55,5) гідроксид-іону (сильній основі, KО = 55,5) утворилися молекули води (дуже слабкого амфоліту, K K = K O = 1,8 · 10 -16).
Пригадаємо, що реакції кислот із основами (зокрема і з лугами) називаються реакціями нейтралізації.
Ви вже знаєте, що в чистій водіприсутні іони оксонію та гідроксид-іони (за рахунок автопротолізу води), але їх концентрації рівні і вкрай незначні: з(Н 3 О) = з(ВІН) = 10 -7 моль/л. Тому їхня присутність у воді практично непомітна.
Те саме спостерігається і в розчинах речовин, що не є ні кислотами, ні основами. Такі розчини називають нейтральними.

Але якщо у воду додати речовину-кислоту або речовину-основу, то в розчині з'явиться надлишок одного з цих іонів. Розчин стане кислимабо лужним.

Гідроксид-іони входять до складу не тільки лугів, але й практично нерозчинних основ, а також амфотерних гідроксидів (амфотерні гідроксиди у цьому відношенні можна розглядати як іонні сполуки). Із усіма цими речовинами іони оксонію також реагують, причому, як і у випадку основних оксидів, реакція протікає на поверхні твердої речовини. Механізм реакції для гідроксиду складу M(OH) 2:

.

Приклад 2. Реакція розчину сірчаної кислоти з гідроксидом міді. Оскільки гідросульфат-іон досить сильна кислота ( K K 0,01), оборотністю його протолізу можна знехтувати та записати рівняння цієї реакції наступним чином:

Cu(OH) 2 + 2H 3 O = Cu 2 + 4H 2 O
Cu(OH) 2 + H 2 SO 4р = CuSO 4 + 2H 2 O.

в) Реакції іонів оксонію зі слабкими основами

Як і в розчинах лугів, у розчинах слабких основ також присутні гідроксид-іони, але їх концентрація у багато разів менша, ніж концентрація самих частинок-підстав (це відношення дорівнює ступеню протолізу основи). Тому швидкість реакції нейтралізації гідроксид-іонів у багато разів менша, ніж швидкість реакції нейтралізації самих частинок-підстав. Отже, переважає реакція між іонами оксонія і частинками-підставами.

Приклад 1. Реакція нейтралізації соляної кислоти розчином аміаку:

.

В результаті реакції виходять іони амонію (слабка кислота, K K = 6·10 -10) і молекули води, але, оскільки один з вихідних реагентів (аміак) основа слабка ( K O = 2 · 10 -5), то реакція оборотна

Але рівновага в ній дуже сильно зсунута вправо (у бік продуктів реакції), настільки сильно, що оборотністю часто нехтують, записуючи молекулярне рівняння цієї реакції зі знаком рівності:

HCl p + NH 3p = NH 4 Cl p + H 2 O.

Приклад 2. Реакція бромоводневої кислоти із розчином гідрокарбонату натрію. Будучи амфолітом, гідрокарбонат-іон у присутності іонів оксонію поводиться як слабка основа:

Вугільна кислота, що утворюється, може міститися у водних розчинах лише в дуже невеликих концентраціях. У разі збільшення концентрації вона розкладається. Механізм розкладання можна уявити так:

Сумарні хімічні рівняння:

H 3 O + HCO 3 = CO 2 + 2H 2 O
HBr + NaHCO 3р = NaBr + CO 2 + H 2 O.

Приклад 3. Реакції, що протікають при зливанні розчинів хлорної кислоти та карбонату калію. Карбонат-іон теж слабка основа, хоча й сильніша, ніж гідрокарбонат-іон. Реакції між цими іонами та іоном оксонію повністю аналогічні. В залежності від умов проведення реакція може зупинитися на стадії утворення гідрокарбонат-іону, а може призвести і до утворення вуглекислого газу:

а) H 3 O + CO 3 = HCO 3 + H 2 O
HClO 4р + K 2 CO 3р = KClO 4р + KHCO 3р;
б) 2H 3 O + CO 3 = CO 2 + 3H 2 O
2HClO 4р + K 2 CO 3р = 2KClO 4р + CO 2 + H 2 O.

Аналогічні реакції протікають навіть у тому випадку, коли солі, що містять частинки-основи, нерозчинні у воді. Як і у випадку основних оксидів або нерозчинних основ, у цьому випадку реакція теж протікає на поверхні солі нерозчинної.

Приклад 4. Реакція між соляною кислотою та карбонатом кальцію:
CaCO 3 + 2H 3 O = Ca 2 + CO 2 + 3H 2 O
CaCO 3р + 2HCl р = CaCl 2р + CO2 + H2O.

Перешкодою до проведення таких реакцій може стати утворення нерозчинної солі, шар якої ускладнюватиме проникнення іонів оксонію до поверхні реагенту (наприклад, у разі взаємодії карбонату кальцію з сірчаною кислотою).

НЕЙТРАЛЬНИЙ РОЗЧИН, КИСЛИЙ РОЗЧИН, ЛУЖНИЙ РОЗЧИН, РЕАКЦІЯ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ.
1.Складіть схеми механізмів реакцій іонів оксонію з наступними речовинами та частинками: FeO, Ag 2 O, Fe(OH) 3 , HSO 3 , PO 4 3 та Cu 2 (OH) 2 CO 3 . За схемами складіть іонні рівняння реакцій.
2.З якими з наступних оксидів реагуватимуть іони оксонію: CaO, CO, ZnO, SO 2 , B 2 O 3 , La 2 O 3 ? Складіть іонні рівняння цих реакцій.
3.З якими з наступних гідроксидів будуть реагувати іони оксонію: Mg(OH) 2 , B(OH) 3 , Te(OH) 6 , Al(OH) 3 ? Складіть іонні рівняння цих реакцій.
4.Складіть іонні та молекулярні рівняння реакцій бромоводневої кислоти з розчинами наступних речовин: Na 2 CO 3 , K 2 SO 3 , Na 2 SiO 3 , KHCO 3 .
5.Складіть іонні та молекулярні рівняння реакцій розчину азотної кислоти з такими речовинами: Cr(OH) 3 , MgCO 3 , PbO.
Реакції розчинів сильних кислот із основами, основними оксидами та солями.

На відміну від розчинів сильних кислот у розчинах слабких кислот як частинки-кислоти присутні не тільки іони оксонію, але й молекули самої кислоти, причому молекул кислоти в багато разів більше, ніж іонів оксонію. Тому в цих розчинах переважаючою реакцією буде реакція самих частинок-кислот з частинками-підставами, а не реакції іонів оксонію. Швидкість реакцій за участю слабких кислот завжди менша за швидкість аналогічних реакцій за участю сильних кислот. Частина цих реакцій оборотна, і тим більше, чим слабша кислота, що бере участь в реакції.

а) Реакції слабких кислот із оксид-іонами

Це єдина група реакцій слабких кислот, які протікають необоротно. Швидкість реакції залежить від сили кислоти. Деякі слабкі кислоти (сірководнева, вугільна та інших.) реакції з малоактивними основними і амфотерними оксидами (CuO, FeO, Fe 2 O 3 , Al 3 O 3 , ZnO, Cr 2 O 3 та інших.) не вступають.

приклад. Реакція, що протікає між оксидом марганцю(II) та розчином оцтової кислоти. Механізм цієї реакції:

Рівняння реакції:
MnO + 2CH 3 COOH = Mn 2 + 2CH 3 COO + H 2 O
MnO + 2CH 3 COOH р = Mn(CH 3 COO) 2р + H 2 O.(Солі оцтової кислоти називаються ацетатами)

б) Реакції слабких кислот із гідроксид-іонами

Як приклад розглянемо, як реагують з гідроксид-іонами молекули фосфорної (ортофосфорної) кислоти:

В результаті реакції виходять молекули води та дигідрофосфат-іони.
Якщо після завершення цієї реакції в розчині залишаються гідроксид-іони, то дигідрофосфат-іони, будучи амфолітами, будуть з ними реагувати:

Утворюються гідрофосфат-іони, які також є амфолітами, можуть реагувати з надлишком гідроксид-іонів:

.

Іонні рівняння цих реакцій

H 3 PO 4 + OH H 2 PO 4 + H 2 O;
H 2 PO 4 + OH HPO 4 2 + H 2 O;
HPO4 + OHPO43+H2O.

Рівноваги цих оборотних реакцій зміщені праворуч. У надлишку розчину лугу (наприклад, NaOH) всі ці реакції протікають практично необоротно, тому їх молекулярні рівняння зазвичай записують так:

H 3 PO 4р + NaOH р = NaH 2 PO 4р + H 2 O;
NaH 2 PO 4р + NaOH р = Na 2 HPO 4р;
Na 2 HPO 4р + NaOH р = Na 3 PO 4р + H 2 O.

Якщо цільовим продуктом цих реакцій є фосфат натрію, можна записати і сумарне рівняння:
H3PO4+3NaOH = Na3PO4+3H2O.

Таким чином, молекула фосфорної кислоти, вступаючи в кислотно-основні взаємодії, може послідовно віддавати один, два або три протони. В аналогічному процесі молекула сірководневої кислоти (H 2 S) може віддавати один або два протони, а молекула азотистої кислоти (HNO 2) - лише один протон. Відповідно, ці кислоти відносять до триосновним, двоосновним та одноосновним.

Відповідна характеристика основи називається кислотністю.

Приклади однокислотних основ – NaOH, KOH; приклади двокислотних основ - Ca(OH) 2 , Ba(OH) 2 .
Найбільш сильні із слабких кислот можуть реагувати і з гідроксид-іонами, що входять до складу нерозчинних основ і навіть амфотерних гідроксидів.

в) Реакції слабких кислот із слабкими основами

Майже всі ці реакції оборотні. Відповідно до загальним правиломрівноваги в таких оборотних реакціях зміщені у бік слабших кислот і слабших основ.

ОСНОВНІСТЬ КИСЛОТИ, КИСЛОТНІСТЬ ПІДСТАВИ.
1.Складіть схеми механізмів реакцій, що протікають у водному розчині між мурашиною кислотою і такими речовинами: Fe 2 O 3 , KOH та Fe(OH) 3 . За схемами складіть іонні та молекулярні рівняння цих реакцій. (іон тетрааквацинка) та 3aq aq+ H 3 O.
4.У якому напрямку зміститься рівновага в цьому розчині а) при його розведенні водою; б) при додаванні до нього розчину сильної кислоти?

Сущ., кіл у синонімів: 171 абсцизин (2) агарицин (1) адіпіл (1) … Словник синонімів

1 крапля Альбом реміксів СЛОТ Дата випуску 2008 Записано … Вікіпедія

Сущ., ж., упр. порівняння. часто Морфологія: (ні) чого? кислоти, чому? кислоті, (бачу) що? Чим кислоту? кислотою, про що? про кислоту; мн. що? кислоти, (ні) чого? кислот, чому? кислотам, (бачу) що? кислоти, чим? кислотами, про що? про кислоти 1.… … Тлумачний словник Дмитрієва

КИСЛОТА, кислоти, мн. кислоти, жен. 1. лише од. відволікати. сущ. до кислий, що небудь кисле (розг.). Я спробував, відчуваю: кислота якась. 2. Хімічна сполука, що має кислий смак і фарбує синій лакмус у червоний колір (хім.). Тлумачний словник Ушакова

КИСЛОТА, ы, мн. оти, від, жен. Хімічне з'єднання, що містить водень, що дає при реакції з основами (8 знач.) солі і фарбує лакмусовий папір в червоний колір. Азотна, оцтова к. | дод. кислотний, ая, ое. барвник. дощ (з… … Тлумачний словник Ожегова

КИСЛОТА 1, Ши, мн. оти, від, ж. Хімічне з'єднання, що містить водень, що дає при реакції з основами (8 знач.) солі і фарбує лакмусовий папір в червоний колір. Азотна, оцтова к. Тлумачний словник Ожегова. С.І. Ожегов, Н.Ю. Шведова … Тлумачний словник Ожегова

кислий 1. Тлумачний словник Ожегова. С.І. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Тлумачний словник Ожегова

кислота- КИСЛОТА, ы, ж Хімічна сполука, зазвичай кислого смаку, що містить водень, здатний заміщуватися металом при утворенні солі. Кислота забарвлює лакмусовий папір у червоний колір. Тлумачний словник російських іменників

КИСЛОТА, хімічна сполука, що містить водень, який може бути заміщений металом або іншим позитивним іоном з утворенням солі. Кислоти розчиняються у воді з отриманням іонів водню (Н+), тобто діють як джерело протонів; Науково-технічний енциклопедичний словник

Кислота, ы; мн. кислоти, кислот... Російське словесне наголос

Ж. 1. Хімічна сполука, що містить водень, здатна заміщуватися металом при утворенні солі. 2. Те, що своїми властивостями кольором, запахом, їдкістю тощо. нагадує таку хімічну сполуку. Тлумачний словник Єфремової. Т. Ф. Єфремова ... Сучасний тлумачний словник Єфремової

Книжки

• Кислота (DVD), Горчилін Олександр. Саша та Петя живуть безбашенним життям музикантів сучасної техно-Москви: гучні вечірки, злети та падіння, колесо нестабільних стосунків із оточуючими та собою. Вони – покоління…
• Кислота, Дар'я Кова. Буває пристрасть, яка пожирає тебе, палить, випалює на своєму шляху. Як кислота. Вона не творить, а руйнує тебе. Під таке напруження потрапила і я, просте дівчисько з передмістя, яке…

Про те, яка кислота найсильніша, сперечалися не одне покоління хіміків. У різні часи це звання отримувала азотна, сірчана, соляна кислота. Деякі вважали, що сильнішою плавикової кислоти сполуки бути не може. Останнім часом отримані нові сполуки із сильними кислотними властивостями. Може, саме серед них є найсильніша кислота у світі? У цій статті розглянуто характеристики найсильніших стійких кислот нашого часу та надано їх короткі хімічні характеристики.

Поняття кислоти

Хімія – точна кількісна наука. І звання «Найсильніша кислота» має бути обґрунтовано приписане тій чи іншій речовині. Що ж може бути основним показником, який характеризує силу будь-якої сполуки?

Для початку давайте згадаємо класичне визначення кислоти. В основному це слово застосовується для складних хімічних сполук, що складаються із водню та кислотного залишку. Кількість атомів водню у поєднанні залежить від валентності кислотного залишку. Наприклад, у молекулі соляної кислоти присутній лише один атом водню; а сірчана кислота вже має два атоми Н + .

Властивості кислот

Всі кислоти мають деякі хімічні властивості, які можна назвати загальними для даного класу хімічних сполук.

У всіх вищезгаданих властивостях проявляється ще одне «уміння» будь-якої відомої кислоти – це здатність віддавати атом водню, замінюючи його на атом іншої хімічної речовини або молекулу будь-якої сполуки. Саме ця здатність характеризує «силу» кислоти та рівень її взаємодії з іншими хімічними елементами.

Вода та кислота

Наявність води значно зменшує здатність кислоти віддавати атоми водню. Це тим, що водень здатний утворювати власні хімічні зв'язкиміж молекулами кислоти та води, тим самим його здатність відокремлюватися від основи менше, ніж у нерозбавлених кислот.

Суперкислота

Слово "суперкислота" введено в хімічний словник у 1927 році, з легкої руки знаменитого хіміка Джеймса Конанта.

Еталоном міцності цієї хімічної сполуки є концентрована сірчана кислота. Хімічна речовина або якась суміш, що перевищує показник кислотності концентрованої сірчаної кислоти, називається суперкислотою. Значення надкислоти визначається її здатністю надавати позитивний електричний заряд будь-якій підставі. За базовий параметр визначення кислотності прийнятий відповідний показник H 2 SO 4 . Серед кислот сильної діїспостерігаються речовини з досить незвичайними назвами та властивостями.

Відомі сильні кислоти

Найвідоміші кислоти з курсу неорганічної хімії - це йодоводородна (HI), бромоводнева (HBr), соляна (HCl), сірчана (H 2 SO 4) та азотна (HNO 3) кислоти. Всі вони мають великий показник кислотності і здатні реагувати з більшістю металів і основ. У цьому ряду найсильнішою кислотою є суміш азотної та соляної кислоти, що отримала назву «царська горілка». Формула найсильнішої кислоти цього ряду HNO 3+3 HCl. Це з'єднання здатне розчиняти навіть дорогоцінні метали – такі, як золото та платину.

Як не дивно, плавикова кислота, яка є сполукою водню найсильнішим галогеном - фтором, у претенденти на звання «Найсильніша кислота в хімії» так і не потрапила. Єдиною особливістю цієї речовини є здатність розчиняти скло. Тому зберігають таку кислоту в поліетиленовій тарі.

Сильні органічні кислоти

Претенденти на титул «Найсильніша кислота в органічній хімії» - мурашина та оцтова кислоти. Мурашина кислота є найсильнішою в гомологічному ряду граничних кислот. Свою назву вона отримала через те, що деяка частина її міститься у виділеннях мурах.

Оцтова кислота трохи слабша за мурашину, але спектр її поширення набагато ширший. Вона часто зустрічається в соках рослин та утворюється при окисненні різної органіки.

Останні розробки в галузі хімії дозволили синтезувати нову речовину, здатну конкурувати з традиційними органічними речовинами. Трифторметансульфокислота має показник кислотності вищий, ніж у сірчаної. При цьому CF3SO3H є стабільною гігроскопічною рідиною із встановленими фізико-хімічними властивостями за нормальних умов. На сьогодні титул "Найсильніша органічна кислотаможе бути присвоєний цьому з'єднанню.

Багато хто може подумати, що ступінь кислотності не може бути значно вищим за показник сірчаної кислоти. Але останнім часом вчені синтезували ряд речовин, у яких параметри кислотності у кілька тисяч разів перевищують значення сірчаної кислоти. Аномально високими значеннями кислотності мають сполуки, одержувані при взаємодії протонних кислот із кислотами Льюїса. У науковому світі вони мають назву: комплексні протонні кислоти.

Магічна кислота

Так. Все правильно. Магічна кислота. Так і називається. Магічна кислота є сумішшю фтороводню або фтору сульфоронової кислоти з пентафлоридом сурми. Хімічна формула цієї сполуки представлена ​​на малюнку:

Таке дивна назвамагічна кислота отримала на різдвяній вечірці хіміків, що сталася на початку 1960-х років. Один із співробітників дослідницької групи Дж. Олаха показав кумедний фокус, розчинивши воскову свічку в цій дивовижній рідині. Ця одна з найсильніших кислот нового покоління, але речовина, яка перевершить її за силою та кислотністю, вже синтезована.

Найсильніша кислота у світі

Carborane acid - карборанова кислота, яка є на сьогоднішній день найсильнішою сполукою у світі. Формула найсильнішої кислоти виглядає так: H(CHB11Cl11).

Цей монстр був створений в 2005 в Каліфорнійському університеті при тісній співпраці з Новосибірським інститутом каталізу СО РАН.

Сама ідея синтезу виникла в головах учених разом із мрією про нові, небачені досі молекули та атоми. Нова кислота в мільйон разів сильніша за сірчану, при цьому вона зовсім не агресивна, і найсильніша кислота легко може зберігатися в скляній пляшці. Щоправда, згодом скло все-таки розчиняється, а за підвищення температури швидкість такої реакції значно збільшується.

Така дивовижна м'якість обумовлена ​​високою стабільністю нового з'єднання. Як і всі хімічні речовини, що відносяться до кислот, карбонанова кислота легко вступає в реакцію, віддаючи єдиний протон. При цьому основа кислоти є настільки стабільною, що хімічна реакція далі не йде.

Хімічні властивості карборанової кислоти

Нова кислота - відмінний донор протону Н+. Саме це визначає силу цієї речовини. Розчин карбонанової кислоти містить більше іонів водню, ніж будь-яка інша кислота у світі. У хімічній реакції SbF 5 - пентафторид сурми, що зв'язує ілон фтору. При цьому вивільняються нові та нові атоми водню. Тому карборанова кислота і є найсильнішою у світі - завись протонів у її розчині більша за аналогічний показник сірчаної кислоти в 2×10 19 разів.

Однак кислотна основа цієї сполуки дуже стабільна. Молекула цієї речовини складається з одинадцяти атомів брому і такої кількості атомів хлору. У просторі ці частинки утворюють складну, геометрично правильну фігуру, яку називають ікосаедром. Таке розташування атомів є найбільш стійким і це пояснює стабільність карборанової кислоти.

Значення карборанової кислоти

Найсильніша кислота у світі принесла своїм творцям заслужені нагороди та визнання у науковому світі. Хоча всі властивості нової речовини до кінця не вивчені, вже стає зрозумілим, що значення цього відкриття виходить за межі лабораторій та науково-дослідних інститутів. Карборанову кислоту можна використовувати як потужний каталізатор при різних промислових реакціях. Крім цього, нова кислота може взаємодіяти з найбільш упертими. хімічними речовинами - інертними газами. В даний час ведуться роботи, що допускають можливість вступу в реакцію ксенону.

Безсумнівно, дивовижні властивості нових кислот знайдуть своє застосування в різних галузях науки і техніки.