Киселините са сложни вещества, чиито молекули се състоят от водородни атоми (способни да бъдат заменени с метални атоми), свързани с киселинен остатък.
основни характеристики
Киселините се класифицират на безкислородни и кислородсъдържащи, както и на органични и неорганични.
Ориз. 1. Класификация на киселините – безкислородни и кислородсъдържащи.
Аноксичните киселини са разтвори във вода на бинарни съединения като водородни халиди или сероводород. В разтвора полярната ковалентна връзка между водорода и електроотрицателния елемент се поляризира от действието на диполни водни молекули и молекулите се разпадат на йони. наличието на водородни йони в веществото ни позволява да наричаме водни разтвори на тези бинарни съединения киселини.
Киселините се наименуват от името на бинарното съединение чрез добавяне на окончанието -naya. например HF е флуороводородна киселина. Киселинният анион се нарича с името на елемента чрез добавяне на края -ide, например Cl - хлорид.
Кислородсъдържащи киселини (оксокиселини)– това са киселинни хидроксиди, които се дисоциират според киселинния тип, тоест като протолити. Общата им формула е E(OH)mOn, където E е неметал или метал с променлива валентност в най-високата степен на окисление. при условие, че когато n е 0, тогава киселината е слаба (H 2 BO 3 - борна), ако n = 1, тогава киселината е или слаба, или със средна сила (H 3 PO 4 -ортофосфорна), ако n е по-голямо от или равно на 2, тогава киселината се счита за силна (H 2 SO 4).
Ориз. 2. Сярна киселина.
Киселинните хидроксиди съответстват на киселинни оксиди или анхидриди на киселини, например сярна киселина съответства на серен анхидрид SO 3.
Химични свойства на киселините
Киселините се характеризират с редица свойства, които ги отличават от солите и други химични елементи:
- Действие върху индикаторите.Как киселинните протолити се дисоциират, за да образуват Н+ йони, които променят цвета на индикаторите: виолетов лакмусов разтвор става червен, а оранжев метилоранжев разтвор става розов. Многоосновните киселини се дисоциират на етапи, като всеки следващ етап е по-труден от предходния, тъй като във втория и третия етап се дисоциират все по-слаби електролити:
H 2 SO 4 =H+ +HSO 4 –
Цветът на индикатора зависи от това дали киселината е концентрирана или разредена. Така например, когато лакмусът се спусне в концентрирана сярна киселина, индикаторът става червен, но в разредена сярна киселина цветът няма да се промени.
- Реакция на неутрализация, тоест взаимодействието на киселини с основи, което води до образуването на сол и вода, винаги се случва, ако поне един от реагентите е силен (основа или киселина). Реакцията не протича, ако киселината е слаба и основата е неразтворима. Например, реакцията не работи:
H 2 SiO 3 (слаба, неразтворима във вода киселина) + Cu(OH) 2 – реакцията не протича
Но в други случаи реакцията на неутрализация с тези реагенти протича:
H 2 SiO 3 +2KOH (алкален) = K 2 SiO 3 +2H 2 O
- Взаимодействие с основни и амфотерни оксиди:
Fe 2 O 3 +3H 2 SO 4 =Fe 2 (SO 4) 3 +3H 2 O
- Взаимодействие на киселини с метали, стоящ в поредицата напрежения вляво от водорода, води до процес, в резултат на който се образува сол и се отделя водород. Тази реакция протича лесно, ако киселината е достатъчно силна.
Азотната киселина и концентрираната сярна киселина реагират с метали поради редукцията не на водорода, а на централния атом:
Mg+H2SO4 +MgSO4 +H2
- Взаимодействие на киселини със соливъзниква, когато в резултат се образува слаба киселина. Ако солта, реагираща с киселината, е разтворима във вода, тогава реакцията ще продължи и ако се образува неразтворима сол:
Na 2 SiO 3 (разтворима сол на слаба киселина) + 2HCl (силна киселина) = H 2 SiO 3 (слаба неразтворима киселина) + 2NaCl (разтворима сол)
В промишлеността се използват много киселини, например оцетната киселина е необходима за консервиране на месо и рибни продукти
Имена на някои неорганични киселини и соли
| Киселинни формули | Имена на киселини | Имена на съответните соли |
| HClO4 | хлор | перхлорати |
| HClO3 | хипохлорен | хлорати |
| HClO2 | хлорид | хлорити |
| HClO | хипохлорен | хипохлорити |
| H5IO6 | йод | периодати |
| HIO 3 | йодна | йодати |
| H2SO4 | сярна | сулфати |
| H2SO3 | сяра | сулфити |
| H2S2O3 | тиосяра | тиосулфати |
| H2S4O6 | тетратионов | тетратионати |
| HNO3 | азот | нитрати |
| HNO2 | азотен | нитрити |
| H3PO4 | ортофосфорен | ортофосфати |
| HPO 3 | метафосфорен | метафосфати |
| H3PO3 | фосфорни | фосфити |
| H3PO2 | фосфорни | хипофосфити |
| H2CO3 | въглища | карбонати |
| H2SiO3 | силиций | силикати |
| HMnO4 | манган | перманганати |
| H2MnO4 | манган | манганати |
| H2CrO4 | хром | хромати |
| H2Cr2O7 | дихром | дихромати |
| HF | флуороводород (флуорид) | флуориди |
| НС1 | солна (солна) | хлориди |
| HBr | бромоводородна | бромиди |
| здрасти | водороден йодид | йодиди |
| H2S | водороден сулфид | сулфиди |
| HCN | циановодород | цианиди |
| HOCN | циан | цианати |
Нека накратко да ви напомня, като използвам конкретни примери, как трябва да се наричат правилно солите.
Пример 1. Солта K 2 SO 4 се образува от остатък от сярна киселина (SO 4) и метал K. Солите на сярната киселина се наричат сулфати. K 2 SO 4 - калиев сулфат.
Пример 2. FeCl 3 - солта съдържа желязо и остатък от солна киселина (Cl). Име на солта: железен (III) хлорид. Моля, обърнете внимание: в този случай трябва не само да назовем метала, но и да посочим неговата валентност (III). В предишния пример това не беше необходимо, тъй като валентността на натрия е постоянна.
Важно: името на солта трябва да показва валентността на метала само ако металът има променлива валентност!
Пример 3. Ba(ClO) 2 - солта съдържа барий и остатъка от хипохлорна киселина (ClO). Име на солта: бариев хипохлорит. Валентността на метала Ba във всички негови съединения е две; не е необходимо да се посочва.
Пример 4. (NH 4) 2 Cr 2 O 7. Групата NH4 се нарича амоний, валентността на тази група е постоянна. Име на солта: амониев дихромат (дихромат).
В горните примери се сблъскахме само с т.нар. средни или нормални соли. Тук няма да се разглеждат киселинни, основни, двойни и комплексни соли, соли на органични киселини.
7. Киселини. Сол. Връзка между класове неорганични вещества
7.1. Киселини
Киселините са електролити, при дисоциацията на които се образуват само водородни катиони H + като положително заредени йони (по-точно хидрониеви йони H 3 O +).
Друго определение: киселините са сложни вещества, състоящи се от водороден атом и киселинни остатъци (Таблица 7.1).
Таблица 7.1
Формули и наименования на някои киселини, киселинни остатъци и соли
| Киселинна формула | Име на киселината | Киселинен остатък (анион) | Име на соли (средно) |
|---|---|---|---|
| HF | Хидрофлуорен (флуорен) | F − | Флуориди |
| НС1 | Солен (солен) | Cl − | Хлориди |
| HBr | Бромоводородна | Br− | Бромиди |
| здрасти | Хидройодид | аз − | йодиди |
| H2S | Водороден сулфид | S 2− | Сулфиди |
| H2SO3 | сяра | SO 3 2 − | Сулфити |
| H2SO4 | Сярна | SO 4 2 − | Сулфати |
| HNO2 | Азотни | NO2− | Нитрити |
| HNO3 | Азот | НЕ 3 − | Нитрати |
| H2SiO3 | Силиций | SiO 3 2 − | Силикати |
| HPO 3 | Метафосфорен | PO 3 − | Метафосфати |
| H3PO4 | Ортофосфорен | PO 4 3 − | Ортофосфати (фосфати) |
| H4P2O7 | Пирофосфорен (бифосфорен) | P 2 O 7 4 − | Пирофосфати (дифосфати) |
| HMnO4 | Манган | MnO 4 − | Перманганати |
| H2CrO4 | Chrome | CrO 4 2 − | Хромати |
| H2Cr2O7 | Дихром | Cr 2 O 7 2 − | Дихромати (бихромати) |
| H2SeO4 | Селен | SeO 4 2 − | Селенати |
| H3BO3 | Борная | BO 3 3 − | Ортоборати |
| HClO | Хипохлорно | ClO – | Хипохлорити |
| HClO2 | Хлорид | ClO2− | хлорити |
| HClO3 | хлорист | ClO3− | Хлорати |
| HClO4 | хлор | ClO 4 − | Перхлорати |
| H2CO3 | Въглища | CO 3 3 − | Карбонати |
| CH3COOH | Оцет | CH 3 COO − | Ацетати |
| HCOOH | Мравка | HCOO − | Формиати |
При нормални условия киселините могат да бъдат твърди вещества (H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3) и течности (HNO 3, H 2 SO 4, CH 3 COOH). Тези киселини могат да съществуват както самостоятелно (100% форма), така и под формата на разредени и концентрирани разтвори. Например, H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 , CH 3 COOH са известни както поотделно, така и в разтвори.
Редица киселини са известни само в разтвори. Това са всички халогеноводороди (HCl, HBr, HI), сероводород H 2 S, циановодород (циановодород HCN), въглеродна H 2 CO 3, сярна H 2 SO 3 киселина, които са разтвори на газове във вода. Например солната киселина е смес от HCl и H 2 O, въглеродната киселина е смес от CO 2 и H 2 O. Ясно е, че използването на израза „разтвор на солна киселина“ е неправилно.
Повечето киселини са разтворими във вода; силициевата киселина H 2 SiO 3 е неразтворима. Преобладаващата част от киселините имат молекулярна структура. Примери за структурни формули на киселини:
В повечето киселинни молекули, съдържащи кислород, всички водородни атоми са свързани с кислорода. Но има изключения:
Киселините се класифицират според редица характеристики (Таблица 7.2).
Таблица 7.2
Класификация на киселините
| Знак за класификация | Тип киселина | Примери |
|---|---|---|
| Броят на водородните йони, образувани при пълна дисоциация на киселинна молекула | Монобаза | HCl, HNO3, CH3COOH |
| Двуосновен | H2SO4, H2S, H2CO3 | |
| Триосновен | H3PO4, H3AsO4 | |
| Наличието или отсъствието на кислороден атом в молекула | Кислородсъдържащи (киселинни хидроксиди, оксокиселини) | HNO2, H2SiO3, H2SO4 |
| Без кислород | HF, H2S, HCN | |
| Степен на дисоциация (сила) | Силни (напълно дисоциирани, силни електролити) | HCl, HBr, HI, H2SO4 (разреден), HNO3, HClO3, HClO4, HMnO4, H2Cr2O7 |
| Слаби (частично дисоциирани, слаби електролити) | HF, HNO 2, H 2 SO 3, HCOOH, CH 3 COOH, H 2 SiO 3, H 2 S, HCN, H 3 PO 4, H 3 PO 3, HClO, HClO 2, H 2 CO 3, H 3 BO 3, H2SO4 (конц.) | |
| Окислителни свойства | Окислители, дължащи се на H + йони (условно неокисляващи киселини) | HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (разреден), H 3 PO 4, CH 3 COOH |
| Окислители, дължащи се на анион (окисляващи киселини) | HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (конц.), H 2 Cr 2 O 7 | |
| Анионни редуциращи агенти | HCl, HBr, HI, H 2 S (но не HF) | |
| Термична стабилност | Съществуват само в решения | H 2 CO 3, H 2 SO 3, HClO, HClO 2 |
| Лесно се разлага при нагряване | H2SO3, HNO3, H2SiO3 | |
| Термично стабилен | H2SO4 (конц.), H3PO4 |
Всички общи химични свойства на киселините се дължат на наличието в техните водни разтвори на излишни водородни катиони Н + (Н 3 О +).
1. Поради излишъка от H + йони, водните разтвори на киселини променят цвета на лакмусовото виолетово и метиловото оранжево до червено (фенолфталеинът не променя цвета си и остава безцветен). Във воден разтвор на слаба въглена киселина лакмусът не е червен, а розов; разтвор върху утайка от много слаба силициева киселина изобщо не променя цвета на индикаторите.
2. Киселините взаимодействат с основни оксиди, основи и амфотерни хидроксиди, амонячен хидрат (виж глава 6).
Пример 7.1. За извършване на трансформацията BaO → BaSO 4 можете да използвате: а) SO 2; b) H2SO4; c) Na2S04; г) SO 3.
Решение. Трансформацията може да се извърши с помощта на H 2 SO 4:
BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + H 2 O
BaO + SO 3 = BaSO 4
Na 2 SO 4 не реагира с BaO и при реакцията на BaO с SO 2 се образува бариев сулфит:
BaO + SO 2 = BaSO 3
Отговор: 3).
3. Киселините реагират с амоняка и неговите водни разтвори, за да образуват амониеви соли:
HCl + NH3 = NH4Cl - амониев хлорид;
H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - амониев сулфат.
4. Неокисляващите киселини реагират с метали, намиращи се в серията активност до водород, за да образуват сол и да отделят водород:
H 2 SO 4 (разреден) + Fe = FeSO 4 + H 2
2HCl + Zn = ZnCl 2 = H 2
Взаимодействието на окислителните киселини (HNO 3, H 2 SO 4 (конц.)) с металите е много специфично и се разглежда при изучаване на химията на елементите и техните съединения.
5. Киселините взаимодействат със солите. Реакцията има редица характеристики:
а) в повечето случаи, когато по-силна киселина реагира със сол на по-слаба киселина, се образуват сол на слаба киселина и слаба киселина или, както се казва, по-силната киселина измества по-слабата. Серията от намаляваща сила на киселините изглежда така:
Примери за възникващи реакции:
2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2
H 2 CO 3 + Na 2 SiO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓
2CH 3 COOH + K 2 CO 3 = 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2
3H 2 SO 4 + 2K 3 PO 4 = 3K 2 SO 4 + 2H 3 PO 4
Не взаимодействайте помежду си, например KCl и H 2 SO 4 (разреден), NaNO 3 и H 2 SO 4 (разреден), K 2 SO 4 и HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 и H2CO3, CH3COOK и H2CO3;
б) в някои случаи по-слаба киселина измества по-силна от сол:
CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4
3AgNO 3 (разм.) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3.
Такива реакции са възможни, когато утайките на получените соли не се разтварят в получените разредени силни киселини (H 2 SO 4 и HNO 3);
в) в случай на образуване на утайки, които са неразтворими в силни киселини, може да възникне реакция между силна киселина и сол, образувана от друга силна киселина:
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
Пример 7.2. Посочете реда, съдържащ формулите на веществата, които реагират с H 2 SO 4 (разреден).
1) Zn, Al 2 O 3, KCl (p-p); 3) NaNO 3 (p-p), Na 2 S, NaF 2) Cu(OH) 2, K 2 CO 3, Ag; 4) Na 2 SO 3, Mg, Zn(OH) 2.
Решение. Всички вещества от ред 4 взаимодействат с H 2 SO 4 (разм.):
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2
Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2H 2 O
В ред 1) реакцията с KCl (p-p) не е осъществима, в ред 2) - с Ag, в ред 3) - с NaNO 3 (p-p).
Отговор: 4).
6. Концентрираната сярна киселина се държи много специфично при реакции със соли. Това е нелетлива и термично стабилна киселина, поради което измества всички силни киселини от твърди (!) соли, тъй като те са по-летливи от H2SO4 (конц):
KCl (tv) + H 2 SO 4 (конц.) KHSO 4 + HCl
2KCl (s) + H 2 SO 4 (конц.) K 2 SO 4 + 2HCl
Солите, образувани от силни киселини (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4), реагират само с концентрирана сярна киселина и само когато са в твърдо състояние
Пример 7.3. Концентрираната сярна киселина, за разлика от разредената, реагира:
3) KNO 3 (телевизор);
Решение. И двете киселини реагират с KF, Na 2 CO 3 и Na 3 PO 4 и само H 2 SO 4 (конц.) реагира с KNO 3 (твърдо).
Отговор: 3).
Методите за производство на киселини са много разнообразни.
Аноксични киселиниполучавам:
- чрез разтваряне на съответните газове във вода:
HCl (g) + H 2 O (l) → HCl (p-p)
H 2 S (g) + H 2 O (l) → H 2 S (разтвор)
- от соли чрез заместване с по-силни или по-малко летливи киселини:
FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
KCl (tv) + H 2 SO 4 (конц.) = KHSO 4 + HCl
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3
Кислородсъдържащи киселиниполучавам:
- чрез разтваряне на съответните киселинни оксиди във вода, докато степента на окисление на киселинно образуващия елемент в оксида и киселината остава същата (с изключение на NO 2):
N2O5 + H2O = 2HNO3
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4
- окисляване на неметали с окислителни киселини:
S + 6HNO 3 (конц.) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
- чрез изместване на силна киселина от сол на друга силна киселина (ако се утаи утайка, неразтворима в получените киселини):
Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 (разреден) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
- чрез изместване на летлива киселина от нейните соли с по-малко летлива киселина.
За тази цел най-често се използва нелетлива, термично стабилна концентрирана сярна киселина:
NaNO 3 (tv) + H 2 SO 4 (конц.) NaHSO 4 + HNO 3
KClO 4 (tv) + H 2 SO 4 (конц.) KHSO 4 + HClO 4
- изместване на по-слаба киселина от нейните соли с по-силна киселина:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4
NaNO 2 + HCl = NaCl + HNO 2
K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓
Киселиниса сложни вещества, чиито молекули включват водородни атоми, които могат да бъдат заменени или заменени с метални атоми и киселинен остатък.
Въз основа на наличието или отсъствието на кислород в молекулата киселините се делят на кислородсъдържащи(H 2 SO 4 сярна киселина, H 2 SO 3 сярна киселина, HNO 3 азотна киселина, H 3 PO 4 фосфорна киселина, H 2 CO 3 въглеродна киселина, H 2 SiO 3 силициева киселина) и без кислород(HF флуороводородна киселина, HCl солна киселина (солна киселина), HBr бромоводородна киселина, HI йодоводородна киселина, H2S хидросулфидна киселина).
В зависимост от броя на водородните атоми в киселинната молекула, киселините биват едноосновни (с 1 Н атом), двуосновни (с 2 Н атома) и триосновни (с 3 Н атома). Например, азотната киселина HNO 3 е едноосновна, тъй като нейната молекула съдържа един водороден атом, сярна киселина H 2 SO 4 – двуосновен и др.
Има много малко неорганични съединения, съдържащи четири водородни атома, които могат да бъдат заменени с метал.
Частта от киселинна молекула без водород се нарича киселинен остатък.
Киселинни остатъцимогат да се състоят от един атом (-Cl, -Br, -I) - това са прости киселинни остатъци или могат да се състоят от група атоми (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) - това са сложни остатъци.
Във водни разтвори, по време на реакции на обмен и заместване, киселинните остатъци не се разрушават:
H 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2 HCl
Думата анхидридозначава безводен, т.е. киселина без вода. Например,
H 2 SO 4 – H 2 O → SO 3. Аноксичните киселини нямат анхидриди.
Киселините получават името си от името на киселинообразуващия елемент (киселинно образуващ агент) с добавяне на окончанията „naya” и по-рядко „vaya”: H 2 SO 4 - сярна; H 2 SO 3 – въглища; H 2 SiO 3 – силиций и др.
Елементът може да образува няколко кислородни киселини. В този случай посочените окончания в имената на киселините ще бъдат, когато елементът проявява по-висока валентност (молекулата на киселината съдържа високо съдържание на кислородни атоми). Ако елементът проявява по-ниска валентност, окончанието в името на киселината ще бъде „празно“: HNO 3 - азотна, HNO 2 - азотна.
Киселини могат да бъдат получени чрез разтваряне на анхидриди във вода.Ако анхидридите са неразтворими във вода, киселината може да се получи чрез действието на друга по-силна киселина върху солта на необходимата киселина. Този метод е характерен както за кислородните, така и за безкислородните киселини. Безкислородните киселини също се получават чрез директен синтез от водород и неметал, последвано от разтваряне на полученото съединение във вода:
H2 + Cl2 → 2 HCl;
H 2 + S → H 2 S.
Разтворите на получените газообразни вещества HCl и H 2 S са киселини.
При нормални условия киселините съществуват както в течно, така и в твърдо състояние.
Химични свойства на киселините
Киселинните разтвори действат върху индикаторите. Всички киселини (с изключение на силициевата) са силно разтворими във вода. Специални вещества - индикатори ви позволяват да определите наличието на киселина.
Индикаторите са вещества със сложна структура. Те променят цвета си в зависимост от взаимодействието им с различни химикали. В неутралните разтвори имат един цвят, в разтворите на основите имат друг цвят. При взаимодействие с киселина те променят цвета си: индикаторът на метилоранж става червен, а индикаторът на лакмус също става червен.
Взаимодействайте с бази с образуването на вода и сол, която съдържа непроменен киселинен остатък (реакция на неутрализация):
H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 + 2 H 2 O.
Взаимодействат с основни оксиди с образуването на вода и сол (реакция на неутрализация). Солта съдържа киселинния остатък от киселината, която е била използвана в реакцията на неутрализация:
H 3 PO 4 + Fe 2 O 3 → 2 FePO 4 + 3 H 2 O.
Взаимодействайте с метали.
За да могат киселините да взаимодействат с металите, трябва да бъдат изпълнени определени условия:
1. металът трябва да бъде достатъчно активен по отношение на киселини (в редицата на активност на металите той трябва да бъде разположен преди водорода). Колкото по-наляво е даден метал в серията активност, толкова по-интензивно той взаимодейства с киселини;
2. киселината трябва да е достатъчно силна (т.е. способна да отдава водородни йони H +).
Когато протичат химични реакции на киселина с метали, се образува сол и се отделя водород (с изключение на взаимодействието на метали с азотна и концентрирана сярна киселина):
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.
Все още имате въпроси? Искате ли да знаете повече за киселините?
За да получите помощ от преподавател, регистрирайте се.
Първият урок е безплатен!
уебсайт, при пълно или частично копиране на материал се изисква връзка към източника.