2. Підстави взаємодіють із кислотами з утворенням солі та води (реакція нейтралізації). Наприклад:
КОН + НС1 = КС1 + Н2О;
Fe(OH) 2 +2HNO 3 = Fe(NO 3) 2 + 2Н 2
3. Луги взаємодіють із кислотними оксидами з утворенням солі та води:
Са(ОН) 2 + СО 2 = СаСО 2 + Н 2 О.
4. Розчини лугів взаємодіють із розчинами солей, якщо в результаті утворюється нерозчинна основа або нерозчинна сіль. Наприклад:
2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 ;
(ОН) 2 + Na 2 SO 4 = 2NaOH + BaSO 4 ↓
5. Нерозчинні основи при нагріванні розкладаються на основний оксид та воду.
2Fе(ОН) 3 Fе 2 Про 3 + ДТ 2 Про.
6. Розчини лугів взаємодіють з металами, які утворюють амфотерні оксиди та гідроксиди (Zn, Al та ін.).
2AI + 2КОН + 6Н 2 О = 2K + 3H 2 .
Отримання підстав
Отримання розчинних основ:
а) взаємодією лужних та лужноземельних металів з водою:
2Na + 2Н 2 О = 2NaOH + Н 2;
б) взаємодією оксидів лужних та лужноземельних металів з водою:
Na 2 O + Н 2 О = 2NaOH.
2. Отримання нерозчинних основдією лугів на розчинні солі металів:
2NaOH + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4 .
Кислоти ‑ складні речовини, при дисоціації яких у воді, утворюються іони водню H+ та жодних інших катіонів.
Хімічні властивості
Загальні властивості кислот у водних розчинах обумовлені присутністю іонів Н + (вірніше H 3 O +), які утворюються внаслідок електролітичної дисоціації молекул кислот:
1. Кислоти однаково змінюють колір індикаторів (табл. 6).
2. Кислоти взаємодіють із основами.
Наприклад:
Н 3 РО 4 + 3NaOH=Na 3 PO 4 +ДТ 2 Про;
Н 3 РО 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2Н 2 Про;
Н 3 РО 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + Н 2 Про;
3. Кислоти взаємодіють з основними оксидами:
2НСl + СаО = СаС1 2 + Н 2 О;
H 2 SO 4 +Fe 2 O 3 = Fe 2 (SO 4) 3 + ДТ 2 О.
4. Кислоти взаємодіють із амфотерними оксидами:
2HNO3 + ZnO = Zn (NO3)2 + Н2О.
5. Кислоти взаємодіють з деякими середніми солями з утворенням нової солі та нової кислоти, реакції можливі в тому випадку, якщо в результаті утворюється нерозчинна сіль або слабкіша (або летюча) кислота, ніж вихідна. Наприклад:
2НС1+Na 2 CO 3 = 2NaCl+H 2 O +CO 2 ;
2NaCl + H 2 SO 4 = 2HCl + Na 2 SO 4 .
6. Кислоти взаємодіють із металами. Характер продуктів цих реакцій залежить від природи та концентрації кислоти та від активності металу. Наприклад, розведена сірчана кислота, хлороводнева кислота та інші кислоти-неокислювачі взаємодіють з металами, які знаходяться в ряді стандартних електродних потенціалів (див. розділ 7.) лівіше водню. В результаті реакції утворюються сіль та газоподібний водень:
H 2 SO 4 (розб) + Zn = ZnSO 4 + Н 2;
2НС1 + Mg = MgCl2 + H2.
Кислоти-окислювачі (концентрована сірчана кислота, азотна кислота HNO 3 будь-якої концентрації) взаємодіють і з металами, що стоять у ряді стандартних електродних потенціалів після водню з утворенням солі та продукту відновлення кислоти. Наприклад:
2H 2 SO 4 (конц) + Zn = ZnSO 4 +SO 2 + 2H 2 O;
Отримання кислот
1. Безкисневі кислоти отримують шляхом синтезу з простих речовин і подальшим розчиненням продукту у воді.
S + Н2 = Н2S.
2. Оксокислоти одержують взаємодією кислотних оксидів з водою.
SO 3 + Н 2 О = H 2 SО 4 .
3. Більшість кислот можна отримати взаємодією солей із кислотами.
Na 2 SiО 3 + H 2 SO 4 = H 2 SiО 3 + Na 2 SO 4 .
Амфотерні гідроксиди
1. У нейтральному середовищі (чиста вода) амфотерні гідроксиди практично не розчиняються та не дисоціюють на іони. Вони розчиняються в кислотах та лугах. Дисоціацію амфотерних гідроксидів у кислому та лужному середовищах можна виразити такими рівняннями:
Zn+OH - Zn(OH)H + + ZnO
А1 3+ + ЗОН - Al(OH) 3 H + + AlO+ H 2 O
2. Амфотерні гідроксиди взаємодіють як з кислотами, так і з лугами, утворюючи сіль та воду.
Взаємодія амфотерних гідроксидів із кислотами:
Zn(OH) 2 + 2НCl + ZnCl 2 + 2Н 2 Про;
Sn(OH) 2 + H 2 SO 4 = SnSO 4 + 2Н2О.
Взаємодія амфотерних гідроксидів із лугами:
Zn(OH) 2 + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O;
Zn(OH) 2 + 2NaOH Na 2;
Pb(OH) 2 + 2NaOHNa 2 .
Солі – продукти заміщення атомів водню в молекулі кислоти на атоми металу або заміщення гідроксид-іону в молекулі основи кислотними залишками.
Загальні хімічні властивості солей
1. Солі у водних розчинах дисоціюють на іони:
а) середні солі дисоціюють на катіони металів та аніони кислотних залишків:
NaCN = Na + + СN -;
6) кислі солі дисоціюють на катіони металу та складні аніони:
KHSО 3 = К + + HSO 3 -;
в) основні солі дисоціюють на складні катіони та аніони кислотних залишків:
АlОН(СН 3 СОО) 2 =АlОН 2+ + 2СН 3 СОО - .
2. Солі взаємодіють з металами з утворенням нової солі та нового металу. Даний метал може витісняти з розчинів солей тільки ті метали, які знаходяться правіше за нього в електрохімічному ряду напруги:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Су.
Розчинні солі взаємодіють із лугами з утворенням нової солі та нової основи. Реакція можлива, якщо основа або сіль, що утворюється, випадають в осад.
Наприклад:
FeCl 3 +3КОН = Fe(OH) 3 ↓+3КС1;
До 2 СО 3 +Ba(OH) 2 = CO 3 ↓+ 2КОН.
4. Солі взаємодіють з кислотами з утворенням нової слабшої кислоти або нової нерозчинної солі:
Na 2 CO 3 + 2HC1 = 2NaCl + CO 2 + H 2 O.
При взаємодії солі з кислотою, що утворює цю сіль, виходить кисла сіль (це можливо в тому випадку, якщо сіль утворена багатоосновною кислотою).
Наприклад:
Na 2 S + H 2 S = 2NaHS;
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2 .
5. Солі можуть взаємодіяти між собою з утворенням нових солей, якщо одна із солей випадає в осад:
AgNO 3 + KC1 = AgCl ↓ + KNO 3 .
6. Багато солі розкладаються при нагріванні:
MgCO 3 MgO+ CO 2 ;
2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2 .
7. Основні солі взаємодіють з кислотами з утворенням середніх солей та води:
Fe(OH) 2 NO 3 +HNO 3 = FeOH(NO 3) 2 +H 2 O;
FeOH(NO 3) 2 +HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + H 2 O.
8. Кислі солі взаємодіють із лугами з утворенням середніх солей та води:
NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O;
КН 2 РВ 4 + КОН = К 2 НРВ 4 + Н 2 О.
Одержання солей
Усі способи одержання солей ґрунтуються на хімічних властивостях найважливіших класів неорганічних сполук. Десять класичних способів отримання солей представлені у таблиці. 7.
Крім загальних способів отримання солей, можливі деякі приватні способи:
1. Взаємодія металів, оксиди та гідроксиди яких є амфотерними, з лугами.
2. Сплавлення солей із деякими кислотними оксидами.
K2CO3+SiO2K2SiO3+CO2.
3. Взаємодія лугів із галогенами:
2КОН +Сl 2 KCl +KClO + H 2 O.
4. Взаємодія галогенідів з галогенами:
2КВг + Cl2 = 2КС1 + Вг2.
Ну і щоб завершити знайомство зі спиртами, наведу ще формулу іншої відомої речовини – холестерину. Не всі знають, що він є одноатомним спиртом!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH; #a_(A-72)<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
Гідроксильну групу в ньому я позначив червоним кольором.
Карбонові кислоти
Будь-який винороб знає, що вино має зберігатись без доступу повітря. Інакше воно скисне. Але хіміки знають причину – якщо до спирту приєднати ще один атом кисню, то вийде кислота.Подивимося на формули кислот, які виходять із вже знайомих нам спиртів:
| Речовина | Скелетна формула | Брутто-формула | ||
|---|---|---|---|---|
| Метанова кислота (мурашина кислота) |
H/C`|O|\OH | HCOOH | O//\OH | |
| Етанова кислота (оцтова кислота) |
H-C-C\O-H; H|#C|H | CH3-COOH | /`|O|\OH | |
| Пропанова кислота (метилоцтова кислота) |
H-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H | CH3-CH2-COOH | \/`|O|\OH | |
| Бутанова кислота (олійна кислота) |
H-C-C-C-C\O-H; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | CH3-CH2-CH2-COOH | /\/`|O|\OH | |
| Узагальнена формула | (R)-C\O-H | (R)-COOH або (R)-CO2H | (R)/`|O|\OH |
Відмінною особливістю органічних кислот є наявність карбоксильної групи (COOH), яка і надає таким речовин кислотні властивості.
Всі, хто пробував оцет, знають, що він дуже кислий. Причиною цього є наявність у ньому оцтової кислоти. Зазвичай столовий оцет містить від 3 до 15% оцтової кислоти, а інше (здебільшого) - вода. Вживання оцтової кислоти в нерозбавленому вигляді становить небезпеку для життя.
Карбонові кислоти можуть мати декілька карбоксильних груп. У цьому випадку вони називаються: двоосновна, триосновнаі т.д.
У харчових продуктах міститься багато інших органічних кислот. Ось тільки деякі з них:
Назва цих кислот відповідає тим харчовим продуктам, у яких вони містяться. До речі, зверніть увагу, що тут зустрічаються кислоти, що мають гідроксильну групу, характерну для спиртів. Такі речовини називаються оксикарбоновими кислотами(або оксикислотами).
Внизу під кожною з кислот підписано уточнювальну назву тієї групи органічних речовин, до якої вона відноситься.
Радикали
Радикали - це ще одне поняття, яке вплинуло на хімічні формули. Саме слово, напевно, всім відомо, але в хімії радикали не мають нічого спільного з політиками, бунтівниками та іншими громадянами з активною позицією.
Тут це лише фрагменти молекул. І зараз ми розберемося, в чому їхня особливість і познайомимося з новим способом запису хімічних формул.
Вище за текстом кілька разів згадувалися узагальнені формули: спирти - (R)-OH і карбонові кислоти - (R)-COOH . Нагадаю, що -OH та -COOH - це функціональні групи. А ось R – це і є радикал. Не дарма він зображується у вигляді букви R.
Якщо виражатися більш точно, то одновалентним радикалом називається частина молекули, позбавлена одного атома водню. Ну а якщо відібрати два атоми водню, то вийде двовалентний радикал.
Радикали у хімії отримали власні назви. Деякі з них отримали навіть латинські позначення, схожі на позначення елементів. І крім того, іноді у формулах радикали можуть бути вказані в скороченому вигляді, що більше нагадує брутто-формули.
Усе це демонструється у таблиці.
| Назва | Структурна формула | Позначення | Коротка формула | Приклад спирту | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Мітил | CH3-() | Me | CH3 | (Me)-OH | CH3OH | |
| Етил | CH3-CH2-() | Et | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Пропив | CH3-CH2-CH2-() | Pr | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| Ізопропіл | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| Феніл | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Думаю, тут все зрозуміло. Хочу лише звернути увагу на стовпчик, де наводяться приклади спиртів. Деякі радикали записуються у вигляді, що нагадує брутто-формулу, але функціональна група записується окремо. Наприклад, CH3-CH2-OH перетворюється на C2H5OH .
А для розгалужених ланцюжків на зразок ізопропілу застосовуються конструкції з дужками.
Існує ще таке явище, як вільні радикали. Це радикали, які з якихось причин відокремилися від функціональних груп. У цьому порушується одне з тих правил, з яких розпочали вивчення формул: число хімічних зв'язків не відповідає валентності однієї з атомів. Ну чи можна сказати, що один із зв'язків стає незакритим з одного кінця. Зазвичай вільні радикали живуть короткий час, адже молекули прагнуть повернутися до стабільного стану.
Ознайомлення з азотом. Аміни
Пропоную познайомитись із ще одним елементом, який входить до складу багатьох органічних сполук. Це азот.
Він позначається латинською літерою Nі має валентність, що дорівнює трьом.
Подивимося, які речовини виходять, якщо до знайомих нам вуглеводнів приєднати азот:
| Речовина | Розгорнута структурна формула | Спрощена структурна формула | Скелетна формула | Брутто-формула |
|---|---|---|---|---|
| Амінометан (метиламін) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Аміноетан (етиламін) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Диметиламін | H-C-N<`|H>-C-H; H|#-3|H; H|#2|H | $L(1.3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3 | /N<_(y-.5)H>\ | |
| Амінобензол (Анілін) |
H\N|C\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/ | NH2|C\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| Триетиламін | $slope(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C<`-H><-H>`|C<`-H><-H>`|H | CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3 | \/N<`|/>\| |
Як Ви вже напевно здогадалися з назв, всі ці речовини поєднуються під загальною назвою аміни. Функціональна група ()-NH2 називається аміногрупою. Ось кілька узагальнюючих формул амінів:
Загалом ніяких особливих нововведень тут немає. Якщо ці формули Вам зрозумілі, можете сміливо займатися подальшим вивченням органічної хімії, використовуючи який-небудь підручник або інтернет.
Але мені хотілося б ще розповісти про формули в неорганічній хімії. Ви переконаєтеся, як їх легко зрозуміти після вивчення будови органічних молекул.
Раціональні формули
Не слід робити висновок, що неорганічна хімія простіше, ніж органічна. Звичайно, неорганічні молекули зазвичай виглядають набагато простіше, тому що вони не схильні до утворення таких складних структур як вуглеводні. Але доводиться вивчати більше сотні елементів, що входять до складу таблиці Менделєєва. А ці елементи мають схильність поєднуватися за хімічними властивостями, але з численними винятками.
Так от, нічого цього я не розповідатиму. Тема моєї статті – хімічні формули. А з ними якраз усе відносно просто.
Найчастіше в неорганічній хімії використовуються раціональні формули. І ми зараз розберемося, чим вони відрізняються від уже знайомих нам.
Для початку познайомимося з ще одним елементом - кальцієм. Це також дуже поширений елемент.
Позначається він Caі має валентність, що дорівнює двом. Подивимося, які сполуки він утворює з відомими нам вуглецем, киснем та воднем.
| Речовина | Структурна формула | Раціональна формула | Брутто-формула |
|---|---|---|---|
| Оксид кальцію | Ca=O | CaO | |
| Гідроксид кальцію | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Карбонат кальцію | $slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| Гідрокарбонат кальцію | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| Вугільна кислота | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
При першому погляді можна помітити, що раціональна формула є чимось середнім між структурною та брутто-формулою. Але поки що не дуже зрозуміло, як вони виходять. Щоб зрозуміти зміст цих формул, слід розглянути хімічні реакції, у яких беруть участь речовини.
Кальцій у чистому вигляді – це м'який білий метал. У природі не зустрічається. Але його можна купити в магазині хімреактивів. Він зазвичай зберігається у спеціальних баночках без доступу повітря. Тому що на повітрі він вступає у реакцію із киснем. Власне тому він і не зустрічається в природі.
Отже, реакція кальцію з киснем:
2Ca + O2 -> 2CaO
Цифра 2 перед формулою речовини означає, що реакції беруть участь 2 молекули.
З кальцію та кисню виходить оксид кальцію. Ця речовина теж не зустрічається в природі, тому що він вступає в реакцію з водою:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Виходить гідроксид кальцію. Якщо придивитися до його структурної формули (у попередній таблиці), то видно, що вона утворена одним атомом кальцію та двома гідроксильними групами, з якими ми вже знайомі.
Такими є закони хімії: якщо гідроксильна група приєднується до органічної речовини, виходить спирт, а якщо до металу - то гідроксид.
Але й гідроксид кальцію не зустрічається у природі через наявність у повітрі вуглекислого газу. Думаю, що всі чули про цей газ. Він утворюється при диханні людей і тварин, згорянні вугілля та нафтопродуктів, при пожежах та виверженнях вулканів. Тому він завжди присутній у повітрі. Але ще він досить добре розчиняється у воді, утворюючи вугільну кислоту:
CO2 + H2O<=>H2CO3
Знак<=>говорить про те, що реакція може проходити в обидві сторони за однакових умов.
Таким чином, гідроксид кальцію, розчинений у воді, вступає в реакцію з вугільною кислотою і перетворюється на малорозчинний карбонат кальцію:
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
Стрілка вниз означає, що в результаті реакції речовина випадає в осад.
При подальшому контакті карбонату кальцію з вуглекислим газом у присутності води відбувається оборотна реакція утворення кислої солі - гідрокарбонату кальцію, який добре розчинний у воді
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
Цей процес впливає жорсткість води. При підвищенні температури гідрокарбонат обернено перетворюється на карбонат. Тому в регіонах із жорсткою водою у чайниках утворюється накип.
З карбонату кальцію значною мірою складаються крейда, вапняк, мармур, туф та багато інших мінералів. Також він входить до складу коралів, раковин молюсків, кісток тварин тощо.
Але якщо карбонат кальцію розжарити на дуже сильному вогні, то він перетвориться на оксид кальцію та вуглекислий газ.
Ця невелика розповідь про кругообіг кальцію в природі має пояснити, для чого потрібні раціональні формули. Так ось, раціональні формули записуються так, щоб було видно функціональні групи. У нашому випадку це:
З іншого боку, окремі елементи - Ca, H, O(в оксидах) - теж є самостійними групами.Іони
Думаю, що настав час знайомитися з іонами. Це слово, напевно, всім знайоме. А після вивчення функціональних груп нам нічого не варто розібратися, що ж являють собою ці іони.
Загалом, природа хімічних зв'язків зазвичай у тому, що одні елементи віддають електрони, інші вони отримують. Електрони – це частинки з негативним зарядом. Елемент із повним набором електронів має нульовий заряд. Якщо він віддав електрон, його заряд стає позитивним, і якщо прийняв - то заперечним. Наприклад, водень має лише один електрон, який він досить легко віддає, перетворюючись на позитивний іон. Для цього існує спеціальний запис у хімічних формулах:
H2O<=>H^+ + OH^-
Тут ми бачимо, що в результаті електролітичної дисоціаціївода розпадається на позитивно заряджений іон водню та негативно заряджену групу OH. Іон OH^- називається гідроксид-іон. Не слід плутати його з гідроксильною групою, яка є не іоном, а частиною якоїсь молекули. Знак + або – у верхньому правому кутку демонструє заряд іона.
А ось вугільна кислота ніколи не існує у вигляді самостійної речовини. Фактично, вона є сумішшю іонів водню та карбонат-іонів (або гідрокарбонат-іонів):
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Карбонат-іон має заряд 2-. Це означає, що до нього приєдналися два електрони.
Негативно заряджені іони називаються аніони. Зазвичай до них належать кислотні залишки.
Позитивно заряджені іони - катіони. Найчастіше це водень та метали.
І ось тут, напевно, можна повністю зрозуміти зміст раціональних формул. У них спочатку записується катіон, а за ним – аніон. Навіть якщо формула не містить жодних зарядів.
Ви, напевно, вже здогадуєтеся, що іони можна описувати не лише раціональними формулами. Ось скелетна формула гідрокарбонат-аніону:
Тут заряд вказаний безпосередньо біля атома кисню, який отримав зайвий електрон, і тому втратив одну рису. Простіше кажучи, кожен зайвий електрон зменшує кількість хімічних зв'язків, що зображуються у структурній формулі. З іншого боку, якщо у якогось вузла структурної формули стоїть знак +, то він з'являється додаткова паличка. Як завжди, подібний факт слід продемонструвати на прикладі. Але серед знайомих нам речовин не зустрічається жодного катіону, який складався б із кількох атомів.
А такою речовиною є аміак. Його водний розчин часто називається нашатирний спиртта входить до складу будь-якої аптечки. Аміак є сполукою водню та азоту і має раціональну формулу NH3. Розглянемо хімічну реакцію, яка відбувається при розчиненні аміаку у воді:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
Те саме, але з використанням структурних формул:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-#-H
У правій частині ми бачимо два іони. Вони утворилися через те, що один атом водню перемістився з молекули води в молекулу аміаку. Але це атом перемістився без свого електрона. Аніон нам уже знайомий – це гідроксид-іон. А катіон називається амоній. Він виявляє властивості, схожі на метали. Наприклад, може об'єднатися з кислотним залишком. Речовина, утворена сполукою амонію з карбонат-аніоном називається карбонат амонію: (NH4)2CO3.
Ось рівняння реакції взаємодії амонію з карбонат-аніоном, записане у вигляді структурних формул:
2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|H
Але у такому вигляді рівняння реакції дано у демонстраційних цілях. Зазвичай рівняння використовують раціональні формули:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
Система Хілла
Отже, можна вважати, що ми вже вивчили структурні та раціональні формули. Але є ще одне питання, яке варто розглянути докладніше. Чим же все ж таки відрізняються брутто-формули від раціональних?
Ми знаємо, чому раціональна формула вугільної кислоти записується H2CO3, а не якось інакше. (Спочатку йдуть два катіони водню, а за ними карбонат-аніон). Але чому брутто-формула записується CH2O3?
В принципі, раціональна формула вугільної кислоти цілком може вважатися справжньою формулою, адже в ній немає елементів, що повторюються. На відміну від NH4OH або Ca(OH)2.
Але до брутто-формулам дуже часто застосовується додаткове правило, що визначає порядок прямування елементів. Правило досить просте: спочатку ставиться вуглець, потім водень, далі інші елементи в алфавітному порядку.
Ось і виходить CH2O3 – вуглець, водень, кисень. Це називається системою Хілла. Вона використовується практично у всіх хімічних довідниках. І у цій статті теж.
Трохи про систему easyChem
Замість укладання мені хотілося б розповісти про систему easyChem. Вона розроблена для того, щоб усі формули, які ми тут обговорювали, можна було легко вставити в текст. Власне, всі формули в цій статті намальовані за допомогою easyChem.
Навіщо взагалі потрібна система для виведення формул? Справа в тому, що стандартний спосіб відображення інформації в інтернет-браузерах - це мова гіпертекстової розмітки (HTML). Він спрямований на обробку текстової інформації.
Раціональні та брутто-формули цілком можна зобразити за допомогою тексту. Навіть деякі спрощені структурні формули можуть бути записані текстом, наприклад спирт CH3-CH2-OH . Хоча для цього довелося б у HTML використовувати такий запис: CH 3-CH 2-OH.
Це, звичайно, створює деякі труднощі, але з ними можна змиритися. Але як зобразити структурну формулу? В принципі, можна використовувати моноширинний шрифт:
H H | | H-C-C-O-H | | H H Виглядає звичайно не дуже красиво, але теж можна здійснити.
Дана проблема виникає при спробі зобразити бензольні кільця та при використанні скелетних формул. Тут немає іншого шляху, крім підключення растрового зображення. Растри зберігаються в окремих файлах. Браузери можуть підключати зображення у форматі gif, png або jpeg.
Для створення таких файлів потрібний графічний редактор. Наприклад, Фотошоп. Але я більше 10 років знайомий із Фотошопом і можу сказати точно, що він дуже погано підходить для зображення хімічних формул.
Набагато краще з цим завданням справляються молекулярні редактори. Але при великій кількості формул, кожна з яких зберігається в окремому файлі, досить легко заплутатися в них.
Наприклад, число формул у цій статті дорівнює . З них виведені у вигляді графічних зображень (інші за допомогою засобів HTML).
Система easyChem дозволяє зберігати всі формули прямо в HTML-документі у текстовому вигляді. На мою думку, це дуже зручно.
Крім того, брутто-формули у цій статті обчислюються автоматично. Тому що easyChem працює в два етапи: спочатку текстовий опис перетворюється на інформаційну структуру (граф), а потім із цією структурою можна виконувати різні дії. Серед них можна відзначити такі функції: обчислення молекулярної маси, перетворення на брутто-формулу, перевірка на можливість виведення у вигляді тексту, графічне та текстове відмальовування.
Таким чином, для підготовки цієї статті я скористався лише текстовим редактором. Причому мені не довелося думати, яка з формул буде графічною, а яка - текстовою.
Ось кілька прикладів, що розкривають секрет підготовки тексту статті: Описи з лівого стовпця автоматично перетворюються на формули у другому стовпці.
У першому рядку опис раціональної формули дуже схоже на результат, що відображається. Різниця лише тому, що числові коефіцієнти виводяться підрядковим.
У другому рядку розгорнута формула задана у вигляді трьох окремих ланцюжків, розділених символом; Я думаю, неважко помітити, що текстовий опис багато в чому нагадує ті дії, які були б потрібні для зображення формули олівцем на папері.
У третьому рядку демонструється використання похилих ліній за допомогою символів \/. Значок (зворотний апостроф) означає, що лінія проводиться праворуч наліво (або знизу вгору).
Тут є набагато докладніша документація щодо використання системи easyChem.
На цьому дозвольте закінчити статтю та побажати успіхів у вивченні хімії.
Короткий тлумачний словник використаних у статті термінів
Вуглеводні Речовини, що складаються з вуглецю та водню. Відрізняються одна від одної структурою молекул. Структурні формули схематичні зображення молекул, де атоми позначаються латинськими літерами, а хімічні зв'язки - рисками. Структурні формули бувають розгорнутими, спрощеними та скелетними. Розгорнуті структурні формули – такі структурні формули, де кожен атом представлений у вигляді окремого вузла. Спрощені структурні формули - такі структурні формули, де атоми водню записані поруч із тим елементом, з яким пов'язані. А якщо до одного атома кріпиться більше одного водню, кількість записується у вигляді числа. Так само можна сказати, що як вузли у спрощених формулах виступають групи. Скелетні формули - структурні формули, де атоми вуглецю зображуються як порожніх вузлів. Число атомів водню, пов'язаних з кожним атомом вуглецю, дорівнює 4 мінус число зв'язків, які сходяться у вузлі. Для вузлів, утворених не вуглецем, застосовуються правила спрощених формул. Брутто-формула (вона ж істинна формула) - список всіх хімічних елементів, які входять до складу молекули, із зазначенням кількості атомів у вигляді числа (якщо атом один, то одиниця не пишеться) Система Хілла - правило, що визначає порядок проходження атомів у брутто- Формула: першим ставиться вуглець, потім водень, а далі інші елементи в алфавітному порядку. Це ж система використовується дуже часто. І всі брутто-формули у цій статті записані за системою Хілла. Функціональні групи Стійкі поєднання атомів, що зберігаються у процесі хімічних реакцій. Часто функціональні групи мають власні назви, впливають на хімічні властивості та наукову назву речовиниКислоти– це складні речовини, молекули яких складаються з атомів водню, здатних заміщатися, та кислотних залишків.
Кислотний залишок має негативний заряд.
Безкисневі кислоти: HCl, HBr, H 2 S і т.д.
Елемент, який разом з атомами водню та кисню утворює молекулу кисневмісної кислоти, називають кислотоутворюючим.
За кількістю молекули атомів водню кислоти поділяють на одноосновніі багатоосновні.
Одноосновні кислоти містять один атом водню: HCl, HNO 3 HBR і т.д.
Багатоосновні кислоти містять два і більше атомів водню: H2SO4(двоосновна), H3PO4(триосновна).
У безкисневих кислотах до назви елемента, що утворює кислоту, додають сполучну голосну «про» та слова «… воднева кислота». Наприклад: HF – фтороводнева кислота.
Якщо кислотоутворюючий елемент виявляє максимальний ступінь окислення (вона відповідає номеру групи), то до назви елемента додають «...накислота». Але приклад:
HNO 3 - азотн аякислота (бо атом азоту має максимальний ступінь окислення +5)
Якщо ступінь окислення елемента нижче максимального, то додають «... справжнякислота»:
1+3-2
HNO 2 – азот справжнякислота (бо кислотоутворюючий елемент N має мінімальний ступінь окислення).
H 3 PO 4 – ортофосфорна кислота.
HPO 3 – метафосфорна кислота.
Структурні формули кислот.
У молекулі кисневмісної кислоти атом водню пов'язаний з атомом кислотоутворюючого елемента через атом кисню. Тому при складанні структурної формули до атома кислотоутворюючого елемента в першу чергу потрібно приєднати всі гідроксиди-іони.
Потім атоми кисню, що залишилися, двома рисками з'єднати безпосередньо з атомами кислотоутворюючого елемента (рис.2).
Кислоти- електроліти, при дисоціації яких із позитивних іонів утворюються лише іони H + :
HNO 3 ↔ H + + NO 3 -;
CH 3 COOH↔ H + CH 3 COO - .
Усі кислоти класифікують на неорганічні та органічні (карбонові), які також мають свої власні (внутрішні) класифікації.
За нормальних умов значна кількість неорганічних кислот існують у рідкому стані, деякі - у твердому стані (H 3 PO 4 , H 3 BO 3).
Органічні кислоти з числом атомів вуглецю до 3 є легкорухливими безбарвними рідинами з характерним різким запахом; кислоти з 4-9 атомами вуглецю - маслянисті рідини з неприємним запахом, а кислоти з великою кількістю атомів вуглецю - тверді речовини, нерозчинні у воді.
Хімічні формули кислот
Хімічні формули кислот розглянемо на прикладі кількох представників (як неорганічних, так і органічних): хлороводневої кислоти -HCl, сірчаної кислоти - H 2 SO 4 , фосфорної кислоти - H 3 PO 4 , оцтової кислоти - CH 3 COOH і бензойної кислоти - C 6 H5COOH. Хімічна формула показує якісний і кількісний склад молекули (скільки та яких атомів входить у конкретну сполуку) За хімічною формулою можна визначити молекулярну масу кислот (Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(Cl) = 35,5 а. е.м., Ar(P) = 31 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м., Ar(S) = 32 а.е.м., Ar(C) = 12 а.е.м.):
Mr(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl);
Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5.
Mr(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O);
Mr(H2SO4) = 2×1 + 32 + 4×16 = 2 + 32 + 64 = 98.
Mr(H 3 PO 4) = 3×Ar(H) + Ar(P) + 4×Ar(O);
Mr(H3PO4) = 3×1 + 31 + 4×16 = 3 + 31 + 64 = 98.
Mr(CH 3 COOH) = 3×Ar(C) + 4×Ar(H) + 2×Ar(O);
Mr(CH 3 COOH) = 3×12 + 4×1 + 2×16 = 36 + 4 + 32 = 72.
Mr(C 6 H 5 COOH) = 7×Ar(C) + 6×Ar(H) + 2×Ar(O);
Mr(C6H5COOH) = 7×12 + 6×1 + 2×16 = 84 + 6 + 32 = 122.
Структурні (графічні) формули кислот
Структурна (графічна) формула речовини є наочнішою. Вона показує, як пов'язані атоми між собою всередині молекули. Вкажемо структурні формули кожної з вищезгаданих сполук:
Мал. 1. Структурна формула хлороводневої кислоти.
Мал. 2. Структурна формула сірчаної кислоти.
Мал. 3. Структурна формула фосфорної кислоти.
Мал. 4. Структурна формула оцтової кислоти.
Мал. 5. Структурна формула бензойної кислоти.
Іонні формули
Усі неорганічні кислоти є електролітами, тобто. здатні дисоціювати у водному розчині на іони:
HCl ↔ H + + Cl -;
H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2-;
H 3 PO 4 ↔ 3H + + PO 4 3- .
Приклади розв'язання задач
ПРИКЛАД 1
| Завдання | При повному згорянні 6 г органічної речовини утворилося 8,8 г оксиду вуглецю (IV) та 3,6 г води. Визначте молекулярну формулу спаленої речовини, якщо відомо, що її молярна маса дорівнює 180 г/моль. |
| Рішення | Складемо схему реакції згоряння органічної сполуки, позначивши кількість атомів вуглецю, водню та кисню за «x», «у» та «z» відповідно: C x H y O z + O z → CO 2 + H 2 O. Визначимо маси елементів, що входять до складу цієї речовини. Значення відносних атомних мас, взяті із Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлим до цілих чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); Розрахуємо молярні маси вуглекислого газу та води. Як відомо, молярна маса молекули дорівнює сумі відносних атомних мас атомів, що входять до складу молекули (M = Mr): M(CO 2 ) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль; M(H 2 O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль. m(C) = ×12 = 2,4 м; m(H) = 2×3,6/18×1= 0,4 г. m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 6 - 2,4 - 0,4 = 3,2 р. Визначимо хімічну формулу сполуки: x:y:z = m(C)/Ar(C): m(H)/Ar(H): m(O)/Ar(O); x:y:z= 2,4/12:0,4/1:3,2/16; x: y: z = 0,2: 0,4: 0,2 = 1: 2: 1. Значить найпростіша формула сполуки CH 2 O та молярну масу 30 г/моль. Щоб знайти справжню формулу органічної сполуки знайдемо відношення істинної та отриманої молярних мас: M substance / M (CH 2 O) = 180/30 = 6. Отже індекси атомів вуглецю, водню і кисню мають бути у 6 разів вищими, тобто. формула речовини матиме вигляд C 6 H 12 O 6 . Це глюкоза чи фруктоза. |
| Відповідь | C 6 H 12 O 6 |
ПРИКЛАД 2
| Завдання | Виведіть найпростішу формулу сполуки, де масова частка фосфору становить 43,66%, а масова частка кисню - 56,34%. |
| Рішення | Масова частка елемента Х у молекулі складу НХ розраховується за такою формулою: ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Позначимо число атомів фосфору в молекулі через «х», а кількість атомів кисню через «у» Знайдемо відповідні відносні атомні маси елементів фосфору та кисню (значення відносних атомних мас, взяті з Періодичної таблиці Д.І. Менделєєва, округлим до цілих чисел). Ar(P) = 31; Ar(O) = 16. Відсотковий вміст елементів розділимо відповідні відносні атомні маси. Таким чином, ми знайдемо співвідношення між числом атомів у молекулі сполуки: x:y = ω(P)/Ar(P) : ω(O)/Ar(O); x: y = 43,66/31: 56,34/16; x: y: = 1,4: 3,5 = 1: 2,5 = 2: 5. Значить найпростіша формула сполуки фосфору та кисню має вигляд P 2 O 5 . Це оксид фосфору (V). |
| Відповідь | P 2 O 5 |
7. Кислоти. Солі. Взаємозв'язок між класами неорганічних речовин
7.1. Кислоти
Кислоти - це електроліти, при дисоціації яких як позитивно заряджені іони утворюються тільки катіони водню H+ (точніше - іони гідроксонію H3O+).
Інше визначення: кислоти – це складні речовини, що складаються з атома водню та кислотних залишків (табл. 7.1).
Таблиця 7.1
Формули та назви деяких кислот, кислотних залишків та солей
| Формула кислоти | Назва кислоти | Кислотний залишок (аніон) | Назва солей (середніх) |
|---|---|---|---|
| HF | Фтористоводнева (плавикова) | F − | Фториди |
| HCl | Хлористоводородна (соляна) | Cl − | Хлориди |
| HBr | Бромистоводнева | Br − | Броміди |
| HI | Йодистоводнева | I − | Йодіди |
| H 2 S | Сірководнева | S 2− | Сульфіди |
| H 2 SO 3 | Сірчиста | SO 3 2 − | Сульфіти |
| H 2 SO 4 | Сірчана | SO 4 2 − | Сульфати |
| HNO 2 | Азотиста | NO 2 − | Нітріти |
| HNO 3 | Азотна | NO 3 − | Нітрати |
| H 2 SiO 3 | Кремнієва | SiO 3 2 − | Силікати |
| HPO 3 | Метафосфорна | PO 3 − | Метафосфати |
| H 3 PO 4 | Ортофосфорна | PO 4 3 − | Ортофосфати (фосфати) |
| H 4 P 2 O 7 | Пірофосфорна (двофосфорна) | P 2 O 7 4 − | Пірофосфати (дифосфати) |
| HMnO 4 | Марганцева | MnO 4 − | Перманганати |
| H 2 CrO 4 | Хромова | CrO 4 2 − | Хромати |
| H 2 Cr 2 O 7 | Дихромова | Cr 2 O 7 2 − | Дихромати (біхромати) |
| H 2 SeO 4 | Селенова | SeO 4 2 − | Селенати |
| H 3 BO 3 | Борна | BO 3 3 − | Ортоборати |
| HClO | Хлорновата | ClO – | Гіпохлорити |
| HClO 2 | Хлориста | ClO 2 − | Хлорити |
| HClO 3 | Хлорнувата | ClO 3 − | Хлорати |
| HClO 4 | Хлорна | ClO 4 − | Перхлорати |
| H 2 CO 3 | Вугільна | CO 3 3 − | Карбонати |
| CH 3 COOH | Оцтова | CH 3 COO − | Ацетати |
| HCOOH | Мурашина | HCOO − | Форміати |
За звичайних умов кислоти можуть бути твердими речовинами (H 3 PO 4 , H 3 BO 3 , H 2 SiO 3) та рідинами (HNO 3 , H 2 SO 4 , CH 3 COOH). Ці кислоти можуть існувати як в індивідуальному (100%-ному вигляді), так і у вигляді розбавлених та концентрованих розчинів. Наприклад, як в індивідуальному вигляді, так і в розчинах відомі H 2 SO 4 HNO 3 H 3 PO 4 CH 3 COOH.
Ряд кислот відомі лише у розчинах. Це все галогеноводневі (HCl, HBr, HI), сірководнева H 2 S, ціановоднева (синільна HCN), вугільна H 2 CO 3 , сірчиста H 2 SO 3 кислота, які є розчинами газів у воді. Наприклад, соляна кислота - це суміш HCl і H 2 O, вугільна - суміш CO 2 і H 2 O. Зрозуміло, що вживати вираз «розчин соляної кислоти» неправильно.
Більшість кислот розчиняються у воді, нерозчинна кремнієва кислота H 2 SiO 3 . Переважна кількість кислот мають молекулярну будову. Приклади структурних формул кислот:
У більшості молекул кисневмісних кислот всі атоми водню пов'язані з киснем. Але є й винятки:
Кислоти класифікують за низкою ознак (табл. 7.2).
Таблиця 7.2
Класифікація кислот
| Ознака класифікації | Тип кислоти | Приклади |
|---|---|---|
| Число іонів водню, що утворюються при повній дисоціації молекули кислоти | Одноосновні | HCl, HNO 3 , CH 3 COOH |
| Двоосновні | H 2 SO 4 , H 2 S, H 2 CO 3 | |
| Триосновні | H 3 PO 4 , H 3 AsO 4 | |
| Наявність чи відсутність у молекулі атома кисню | Кисневмісні (кислотні гідроксиди, оксокислоти) | HNO 2 , H 2 SiO 3 , H 2 SO 4 |
| Безкисневі | HF, H 2 S, HCN | |
| Ступінь дисоціації (сила) | Сильні (повністю дисоціюють, сильні електроліти) | HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 (розб), HNO 3 , HClO 3 , HClO 4 , HMnO 4 , H 2 Cr 2 O 7 |
| Слабкі (дисоціюють частково, слабкі електроліти) | 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 , H 2 SO 4 (конц) | |
| Окислювальні властивості | Окислювачі за рахунок іонів Н+ (умовно кислоти-неокислювачі) | HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (розб), H 3 PO 4 , CH 3 COOH |
| Окислювачі за рахунок аніону (кислоти-окислювачі) | HNO 3 , HMnO 4 , H 2 SO 4 (конц), H 2 Cr 2 O 7 | |
| Відновлювачі за рахунок аніону | HCl, HBr, HI, H 2 S (але не HF) | |
| Термічна стійкість | Існують тільки в розчинах | H 2 CO 3 , H 2 SO 3 , HClO, HClO 2 |
| Легко розкладаються при нагріванні | H 2 SO 3 , HNO 3 , H 2 SiO 3 | |
| Термічно стійкі | H 2 SO 4 (кінець), H 3 PO 4 |
Всі загальні хімічні властивості кислот обумовлені наявністю в їх водних розчинах надлишку катіонів водню H+(H3O+).
1. Внаслідок надлишку іонів H + водні розчини кислот змінюють забарвлення лакмусу фіолетового та метилоранжу на червоне, (фенолфталеїн забарвлення не змінює, залишається безбарвним). У водному розчині слабкої вугільної кислоти лакмус не червоний, а рожевий, розчин над осадом дуже слабкої кремнієвої кислоти взагалі змінює забарвлення індикаторів.
2. Кислоти взаємодіють з основними оксидами, основами та амфотерними гідроксидами, гідратом аміаку (див. гл. 6).
Приклад 7.1. Для здійснення перетворення BaO → BaSO 4 можна використовувати: а) SO 2; б) H 2 SO 4; в) Na 2 SO 4; г) SO 3 .
Рішення. Перетворення можна здійснити, використовуючи H 2 SO 4:
BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + H 2 O
BaO + SO 3 = BaSO 4
Na 2 SO 4 з BaO не реагує, а реакції BaO з SO 2 утворюється сульфіт барію:
BaO + SO 2 = BaSO 3
Відповідь: 3).
3. Кислоти реагують з аміаком та його водними розчинами з утворенням солей амонію:
HCl + NH 3 = NH 4 Cl - хлорид амонію;
H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - сульфат амонію.
4. Кислоти-неокислювачі з утворенням солі та виділенням водню реагують з металами, розташованими в ряду активності до водню:
H 2 SO 4 (розб) + Fe = FeSO 4 + H 2
2HCl + Zn = ZnCl 2 = H 2
Взаємодія кислот-окислювачів (HNO 3 , H 2 SO 4 (конц)) з металами дуже специфічна і розглядається щодо хімії елементів та їх сполук.
5. Кислоти взаємодіють із солями. Реакція має низку особливостей:
а) у більшості випадків при взаємодії сильнішої кислоти з сіллю слабшої кислоти утворюється сіль слабкої кислоти і слабка кислота або, як кажуть, сильніша кислота витісняє слабшу. Ряд зменшення сили кислот виглядає так:
Приклади реакцій, що протікають:
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 взаємодіють між собою, наприклад, KCl і H 2 SO 4 (розб), NaNO 3 і H 2 SO 4 (розб), K 2 SO 4 і HCl (HNO 3 , HBr, HI), K 3 PO 4 і H 2 CO 3 , CH 3 COOK та H 2 CO 3 ;
б) у деяких випадках слабша кислота витісняє із солі сильнішу:
CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4
3AgNO 3 (розб) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3 .
Такі реакції можливі тоді, коли опади отриманих солей не розчиняються в розбавлених сильних кислотах, що утворюються (H 2 SO 4 і HNO 3);
в) у разі утворення опадів, нерозчинних у сильних кислотах, можливе перебіг реакції між сильною кислотою та сіллю, утвореною іншою сильною кислотою:
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
Приклад 7.2. Вкажіть ряд, у якому наведено формули речовин, що реагують з H 2 SO 4 (розб).
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 .
Рішення. З H 2 SO 4 (розб) взаємодіють усі речовини ряду 4):
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
У ряді 1) неможлива реакція з KCl (p-p), у ряді 2) - з Ag, у ряді 3) - з NaNO 3 (p-p).
Відповідь: 4).
6. Дуже специфічно в реакціях із солями поводиться концентрована сірчана кислота. Це нелетюча і термічно стійка кислота, тому з твердих (!) солей витісняє всі сильні кислоти, оскільки вони летючі, ніж H 2 SO 4 (конц):
KCl (тв) + H 2 SO 4 (кінець) KHSO 4 + HCl
2KCl (тв) + H 2 SO 4 (конц) K 2 SO 4 + 2HCl
Солі, утворені сильними кислотами (HBr, HI, HCl, HNO 3 , HClO 4), реагують тільки з концентрованою сірчаною кислотою і тільки перебуваючи у твердому стані
Приклад 7.3. Концентрована сірчана кислота, на відміну від розведеної, реагує:
3) KNO 3 (тв);
Рішення. KF, Na 2 CO 3 і Na 3 PO 4 реагують обидві кислоти, а з KNO 3 (тв) - тільки H 2 SO 4 (конц).
Відповідь: 3).
Способи одержання кислот дуже різноманітні.
Безкисневі кислотиотримують:
- розчиненням у воді відповідних газів:
HCl (г) + H 2 O (ж) → HCl (p-p)
H 2 S (г) + H 2 O (ж) → H 2 S (р-р)
- із солей витісненням сильнішими або менш леткими кислотами:
FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
KCl (тв) + H 2 SO 4 (кінець) = KHSO 4 + HCl
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3
Кисневмісні кислотиотримують:
- розчиненням відповідних кислотних оксидів у воді, при цьому ступінь окислення кислотоутворюючого елемента в оксиді та кислоті залишається однаковим (виняток - NO 2):
N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4
- окисленням неметалів кислотами-окислювачами:
S + 6HNO 3 (кінець) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
- витісненням сильної кислоти із солі іншої сильної кислоти (якщо випадає нерозчинний у кислотах, що утворюються, осад):
Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 (розб) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
- витіснення летючої кислоти з її солей менш летючою кислотою.
З цією метою найчастіше використовують нелетючу термічно стійку концентровану сірчану кислоту:
NaNO 3 (тв) + H 2 SO 4 (конц) NaHSO 4 + HNO 3
KClO 4 (тв) + H 2 SO 4 (кінець) KHSO 4 + HClO 4
- витісненням слабшої кислоти з її солей сильнішою кислотою:
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 ↓