2. Bazơ tác dụng với axit tạo thành muối và nước (phản ứng trung hòa). Ví dụ:
KOH + HC1 = KS1 + H 2 O;
Fe(OH) 2 + 2HNO 3 = Fe(NO 3) 2 + 2H 2 O
3. Chất kiềm phản ứng với oxit axit tạo thành muối và nước:
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O.
4. Dung dịch kiềm phản ứng với dung dịch muối nếu tạo thành bazơ không tan hoặc muối không tan. Ví dụ:
2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4;
Ba(OH) 2 + Na 2 SO 4 = 2NaOH + BaSO 4 ↓
5. Khi đun nóng, các bazơ không tan sẽ phân hủy thành oxit bazơ và nước.
2Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 + ZH 2 O.
6. Dung dịch kiềm tương tác với kim loại tạo thành oxit lưỡng tính và hydroxit (Zn, Al, v.v.).
2AI + 2KOH + 6H 2 O = 2K + 3H 2.
Lấy căn cứ
Biên lai bazơ hòa tan:
a) tương tác của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ với nước:
2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2;
b) sự tương tác của oxit của kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ với nước:
Na 2 O + H 2 O = 2NaOH.
2. Biên nhận bazơ không hòa tan Tác dụng của kiềm với muối kim loại hòa tan:
2NaOH + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.
Axit - các chất phức tạp khi phân ly trong nước sẽ tạo thành ion hydro H+ và không tạo thành các cation khác.
Tính chất hóa học
Tính chất chung của axit trong dung dịch nước được xác định bởi sự có mặt của các ion H + (hay đúng hơn là H 3 O +), được hình thành do sự phân ly điện phân của các phân tử axit:
1. Axit làm đổi màu các chất chỉ thị như nhau (Bảng 6).
2. Axit tác dụng với bazơ.
Ví dụ:
H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + ZN 2 O;
H 3 PO 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2H 2 O;
H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O;
3. Axit tác dụng với oxit bazơ:
2HCl + CaO = CaC1 2 + H 2 O;
H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 = Fe 2 (SO 4) 3 + ZN 2 O.
4. Axit tác dụng với oxit lưỡng tính:
2HNO 3 + ZnO = Zn(NO 3) 2 + H 2 O.
5. Axit phản ứng với một số muối trung gian để tạo thành muối mới và axit mới; phản ứng có thể xảy ra nếu kết quả là muối không tan hoặc axit yếu hơn (hoặc dễ bay hơi hơn) so với ban đầu.
Ví dụ:
2HC1+Na2CO3 = 2NaCl+H2O +CO2;
2NaCl + H 2 SO 4 = 2HCl + Na 2 SO 4.
6. Axit tác dụng với kim loại.
Bản chất của sản phẩm của các phản ứng này phụ thuộc vào bản chất, nồng độ của axit và hoạt động của kim loại. Ví dụ, axit sulfuric loãng, axit clohydric và các axit không oxy hóa khác phản ứng với các kim loại nằm trong chuỗi thế điện cực chuẩn (xem Chương 7.) ở bên trái hydro.
Phản ứng tạo ra muối và khí hydro:
H 2 SO 4 (dil)) + Zn = ZnSO 4 + H 2;
2HC1 + Mg = MgCl2 + H 2.
Các axit oxy hóa (axit sulfuric đậm đặc, axit nitric HNO 3 ở bất kỳ nồng độ nào) cũng tương tác với các kim loại nằm trong dãy thế điện cực chuẩn sau hydro để tạo thành muối và sản phẩm khử axit. Ví dụ:
2H 2 SO 4 (conc) + Zn = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O;
Thu được axit
1. Axit anoxic thu được bằng cách tổng hợp từ các chất đơn giản và sau đó hòa tan sản phẩm trong nước.
S + H2 = H2S.
2. Axit oxo thu được bằng cách cho oxit axit phản ứng với nước.
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.
3. Hầu hết các axit có thể thu được bằng cách cho muối phản ứng với axit.
Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SiO 3 + Na 2 SO 4.
Hydroxit lưỡng tính
1. Trong môi trường trung tính (nước tinh khiết), hydroxit lưỡng tính thực tế không hòa tan và không phân ly thành các ion.
Chúng hòa tan trong axit và kiềm.
Sự phân ly của hydroxit lưỡng tính trong môi trường axit và kiềm có thể được biểu thị bằng các phương trình sau:
Zn+ OH - Zn(OH)H + + ZnO
A1 3+ + ZON - Al(OH) 3 H + + AlO+ H 2 O
2. Hydroxit lưỡng tính phản ứng với cả axit và kiềm tạo thành muối và nước.
Tương tác của hydroxit lưỡng tính với axit:
Zn(OH) 2 + 2HCl + ZnCl 2 + 2H 2 O;
Sn(OH) 2 + H 2 SO 4 = SnSO 4 + 2H 2 O. Tương tác của hydroxit lưỡng tính với chất kiềm:
Zn(OH) 2 + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O;
Zn(OH) 2 + 2NaOH Na 2 ;
a) muối trung bình phân ly thành cation kim loại và anion của dư lượng axit:
NaCN =Na + +СN - ;
6) muối axit phân ly thành cation kim loại và anion phức tạp:
KHSO 3 = K + + HSO 3 -;
c) muối bazơ phân ly thành các cation và anion phức tạp của dư lượng axit:
AlOH(CH 3 COO) 2 = AlOH 2+ + 2CH 3 COO - .
2. Muối phản ứng với kim loại tạo thành muối mới và kim loại mới. Kim loại này chỉ có thể thay thế khỏi dung dịch muối những kim loại nằm ở bên phải của nó trong dãy điện hóa:
CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.
Muối hòa tan phản ứng với dung dịch kiềm tạo thành muối mới và bazơ mới. Phản ứng có thể xảy ra nếu bazơ hoặc muối thu được kết tủa.
Ví dụ:
FeCl3 +3KOH = Fe(OH) 3 ↓+3KS1;
K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓+ 2KOH.
4. Muối phản ứng với axit tạo thành axit mới yếu hơn hoặc muối mới không tan:
Na 2 CO 3 + 2HC1 = 2NaCl + CO 2 + H 2 O.
Khi một muối phản ứng với một axit tạo thành một loại muối nhất định thì thu được muối có tính axit (điều này có thể xảy ra nếu muối được tạo thành bởi một axit đa bazơ).
Ví dụ:
Na 2 S + H 2 S = 2NaHS;
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.
5. Các muối có thể tương tác với nhau để tạo thành muối mới nếu một trong các muối kết tủa:
AgNO3 + KC1 = AgCl↓ + KNO3.
6. Nhiều muối bị phân hủy khi đun nóng:
MgCO3 MgO+CO2;
2NaNO 3 2NaNO 2 + O 2 .
7. Muối bazơ tác dụng với axit tạo thành muối trung bình và nước:
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. Muối axit tác dụng với kiềm tạo thành muối trung bình và nước:
NaHSO 4 + NaOH = Na 2 SO 3 + H 2 O;
KN 2 RO 4 + KON = K 2 NRO 4 + H 2 O.
Thu được muối
Tất cả các phương pháp thu được muối đều dựa trên tính chất hóa học của các loại hợp chất vô cơ quan trọng nhất. Mười phương pháp cổ điển để thu được muối được trình bày trong bảng. 7.
Ngoài các phương pháp chung để thu được muối, cũng có thể áp dụng một số phương pháp riêng:
1. Tương tác của kim loại có oxit và hydroxit lưỡng tính với chất kiềm.
2. Sự kết hợp của muối với một số oxit axit.
K 2 CO 3 + SiO 2 K 2 SiO 3 + CO 2 .
3. Tương tác của kiềm với halogen:
2KOH + Cl 2 KCl + KClO + H 2 O.
4. Tương tác của halogenua với halogen:
2KVg + Cl2 = 2KS1 + Br2.
Chà, để hoàn thiện phần làm quen với rượu, tôi cũng sẽ đưa ra công thức của một chất nổi tiếng khác - cholesterol. Không phải ai cũng biết đó là rượu monohydric!
|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>|_q_q_q<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH;<_(A-120,d+)>-/-/<->`\
#a_(A-72)
Tôi đã đánh dấu nhóm hydroxyl trong đó bằng màu đỏ.
Axit cacboxylicBất kỳ nhà sản xuất rượu nào cũng biết rằng rượu nên được bảo quản mà không có không khí. Nếu không nó sẽ trở nên chua chát. Nhưng các nhà hóa học biết lý do - nếu bạn thêm một nguyên tử oxy khác vào rượu, bạn sẽ thu được axit.
| Chúng ta hãy xem công thức của axit thu được từ rượu đã quen thuộc với chúng ta: | Chất | Công thức xương | ||
|---|---|---|---|---|
| công thức tổng Axit metan |
(axit formic) | H/C`|O|\OH | HCOOH | |
| O//\OH Axit etanoic |
(axit axetic)H-C-C | \Ồ; H|#C|H | CH3-COOH | |
| /`|O|\OH Axit propanic |
(axit metyl axetic)H-C-C-C | \Ồ; H|#2|H; H|#3|H | CH3-CH2-COOH | |
| \/`|O|\OH Axit butanoic |
(axit butyric)H-C-C-C-C | \Ồ; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H | CH3-CH2-CH2-COOH | |
| /\/`|O|\OH | Công thức tổng quát(R)-C | \Ồ | (R)-COOH hoặc (R)-CO2H |
(R)/`|O|\OH
Một đặc điểm khác biệt của axit hữu cơ là sự hiện diện của nhóm cacboxyl (COOH), mang lại cho các chất đó tính chất axit.
Ai đã thử giấm đều biết nó rất chua. Lý do cho điều này là sự hiện diện của axit axetic trong đó. Thông thường giấm ăn chứa từ 3 đến 15% axit axetic, phần còn lại (chủ yếu) là nước. Tiêu thụ axit axetic ở dạng không pha loãng có thể gây nguy hiểm đến tính mạng. Axit cacboxylic có thể có nhiều nhóm cacboxyl. Trong trường hợp này chúng được gọi là:, lưỡng tính bộ lạc
vân vân...
Các sản phẩm thực phẩm có chứa nhiều axit hữu cơ khác. Đây chỉ là một vài trong số họ: Tên của các axit này tương ứng với các sản phẩm thực phẩm chứa chúng. Nhân tiện, xin lưu ý rằng ở đây có những axit cũng có nhóm hydroxyl, đặc trưng của rượu. Những chất như vậy được gọi là axit hydroxycacboxylic
(hoặc axit hydroxy).
Dưới đây, dưới mỗi axit có một ký hiệu ghi tên nhóm chất hữu cơ mà nó thuộc về.
Cấp tiến
Cấp tiến là một khái niệm khác có ảnh hưởng đến các công thức hóa học. Bản thân từ này có lẽ ai cũng biết, nhưng trong hóa học, những người cấp tiến không có điểm gì chung với các chính trị gia, những người nổi dậy và những công dân khác có quan điểm tích cực.
Các công thức tổng quát đã được đề cập nhiều lần trong bài viết: rượu - (R)-OH và axit cacboxylic - (R)-COOH. Hãy để tôi nhắc bạn rằng -OH và -COOH là các nhóm chức năng. Nhưng R là một gốc tự do. Không phải vô cớ mà anh ta được miêu tả là chữ R.
Cụ thể hơn, gốc hóa trị một là một phần của phân tử thiếu một nguyên tử hydro. Chà, nếu bạn trừ đi hai nguyên tử hydro, bạn sẽ có được gốc hóa trị hai.
Những người cấp tiến trong hóa học nhận được tên riêng của họ. Một số trong số chúng thậm chí còn nhận được các ký hiệu Latinh tương tự như tên gọi của các nguyên tố. Và bên cạnh đó, đôi khi trong các công thức, căn thức có thể được biểu thị dưới dạng viết tắt, gợi nhớ nhiều hơn đến các công thức thô.
Tất cả điều này được thể hiện trong bảng sau.
| Tên | Công thức cấu tạo | chỉ định | Công thức ngắn gọn | Ví dụ về rượu | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Metyl | CH3-() | Tôi | CH3 | (Tôi)-OH | CH3OH | |
| Etyl | CH3-CH2-() | Và | C2H5 | (Et)-OH | C2H5OH | |
| Tôi cắt ngang | CH3-CH2-CH2-() | Pr | C3H7 | (Pr)-OH | C3H7OH | |
| Isopropyl | H3C\CH(*`/H3C*)-() | i-Pr | C3H7 | (i-Pr)-OH | (CH3)2CHOH | |
| Phenyl | `/`=`\//-\\-{} | Ph | C6H5 | (Ph)-OH | C6H5OH | |
Tôi nghĩ mọi thứ đều rõ ràng ở đây. Tôi chỉ muốn thu hút sự chú ý của bạn vào cột nơi đưa ra các ví dụ về rượu. Một số gốc được viết dưới dạng giống với công thức tổng, nhưng nhóm chức năng được viết riêng. Ví dụ CH3-CH2-OH biến thành C2H5OH.
Và đối với các chuỗi phân nhánh như isopropyl, các cấu trúc có dấu ngoặc được sử dụng.
Ngoài ra còn có hiện tượng như gốc tự do. Đây là những gốc tự do vì lý do nào đó đã tách ra khỏi các nhóm chức năng. Trong trường hợp này, một trong những quy tắc mà chúng tôi bắt đầu nghiên cứu các công thức đã bị vi phạm: số lượng liên kết hóa học không còn tương ứng với hóa trị của một trong các nguyên tử. Chà, hoặc chúng ta có thể nói rằng một trong các kết nối sẽ mở ở một đầu. Các gốc tự do thường tồn tại trong thời gian ngắn vì các phân tử có xu hướng quay trở lại trạng thái ổn định.
Giới thiệu về nitơ. amin
Tôi đề nghị làm quen với một nguyên tố khác là một phần của nhiều hợp chất hữu cơ. Cái này nitơ.
Nó được ký hiệu bằng chữ Latinh N và có hóa trị bằng ba.
Hãy xem những chất nào thu được nếu thêm nitơ vào các hydrocacbon quen thuộc:
| Chúng ta hãy xem công thức của axit thu được từ rượu đã quen thuộc với chúng ta: | Công thức cấu trúc mở rộng | Công thức cấu trúc đơn giản | Chất | Công thức xương |
|---|---|---|---|---|
| Aminomethane (metylamin) |
H-C-N\H;H|#C|H | CH3-NH2 | \NH2 | |
| Aminoethane (etylamin) |
H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H | CH3-CH2-NH2 | /\NH2 | |
| Dimetylamin | 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>\ | |
| Aminobenzen (Anilin) |
H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/ | NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/ | NH2|\|`/`\`|/_o | |
| Trietylamin | $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<`|/>\| |
Như bạn có thể đã đoán từ tên, tất cả các chất này được thống nhất dưới tên chung amin. Nhóm chức năng ()-NH2 được gọi là nhóm amino. Dưới đây là một số công thức chung của amin:
Nhìn chung, không có sự đổi mới đặc biệt nào ở đây. Nếu bạn hiểu rõ những công thức này thì bạn có thể yên tâm tham gia nghiên cứu sâu hơn về hóa học hữu cơ bằng sách giáo khoa hoặc Internet.
Nhưng tôi cũng muốn nói về các công thức trong hóa học vô cơ. Bạn sẽ thấy chúng dễ hiểu như thế nào sau khi nghiên cứu cấu trúc của các phân tử hữu cơ.
Công thức hữu tỉ
Không nên kết luận rằng hóa vô cơ dễ hơn hóa hữu cơ. Tất nhiên, các phân tử vô cơ có xu hướng trông đơn giản hơn nhiều vì chúng không có xu hướng hình thành các cấu trúc phức tạp như hydrocacbon. Nhưng sau đó chúng ta phải nghiên cứu hơn một trăm nguyên tố tạo nên bảng tuần hoàn. Và những nguyên tố này có xu hướng kết hợp theo tính chất hóa học của chúng, nhưng có nhiều trường hợp ngoại lệ.
Vì vậy, tôi sẽ không nói với bạn bất cứ điều gì về điều này. Chủ đề bài viết của tôi là công thức hóa học. Và với họ mọi thứ tương đối đơn giản.
Thường được sử dụng trong hóa học vô cơ công thức hợp lý. Và bây giờ chúng ta sẽ tìm hiểu xem chúng khác với những thứ đã quen thuộc với chúng ta như thế nào.
Đầu tiên, chúng ta hãy làm quen với một nguyên tố khác - canxi. Đây cũng là một yếu tố rất phổ biến.
Nó được chỉ định Ca và có hóa trị bằng hai. Hãy xem nó tạo thành những hợp chất gì với cacbon, oxy và hydro mà chúng ta biết.
| Chúng ta hãy xem công thức của axit thu được từ rượu đã quen thuộc với chúng ta: | Công thức cấu tạo | Công thức hữu tỉ | Công thức xương |
|---|---|---|---|
| canxi oxit | Ca=O | CaO | |
| canxi hydroxit | H-O-Ca-O-H | Ca(OH)2 | |
| Canxi cacbonat | $slope(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1 | CaCO3 | |
| Canxi bicarbonate | HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH | Ca(HCO3)2 | |
| Axit cacbonic | H|O\C|O`|/O`|H | H2CO3 |
Thoạt nhìn, bạn có thể thấy rằng công thức hợp lý là một cái gì đó nằm giữa công thức cấu trúc và công thức tổng quát. Nhưng vẫn chưa rõ ràng làm thế nào họ có được. Để hiểu ý nghĩa của các công thức này, bạn cần xem xét các phản ứng hóa học có sự tham gia của các chất.
Canxi ở dạng nguyên chất là một kim loại màu trắng mềm. Nó không xảy ra trong tự nhiên. Nhưng hoàn toàn có thể mua nó ở cửa hàng hóa chất. Nó thường được lưu trữ trong các lọ đặc biệt mà không có không khí. Vì trong không khí nó phản ứng với oxi. Trên thực tế, đó là lý do tại sao nó không xảy ra trong tự nhiên.
Vì vậy, phản ứng của canxi với oxy:
2Ca + O2 -> 2CaO
Số 2 đứng trước công thức của một chất có nghĩa là có 2 phân tử tham gia phản ứng.
Canxi và oxy tạo ra canxi oxit. Chất này cũng không có trong tự nhiên vì nó phản ứng với nước:
CaO + H2O -> Ca(OH2)
Kết quả là canxi hydroxit. Nếu bạn nhìn kỹ vào công thức cấu trúc của nó (trong bảng trước), bạn có thể thấy rằng nó được hình thành bởi một nguyên tử canxi và hai nhóm hydroxyl mà chúng ta đã quen thuộc.
Đây là các định luật hóa học: nếu thêm nhóm hydroxyl vào một chất hữu cơ thì thu được rượu và nếu thêm nhóm hydroxyl vào kim loại thì thu được hydroxit.
Nhưng canxi hydroxit không xảy ra trong tự nhiên do sự hiện diện của carbon dioxide trong không khí. Tôi nghĩ mọi người đều đã nghe nói về loại khí này. Nó được hình thành trong quá trình hô hấp của con người và động vật, quá trình đốt than và các sản phẩm dầu mỏ, trong các vụ cháy và phun trào núi lửa. Vì vậy, nó luôn hiện diện trong không khí. Nhưng nó cũng hòa tan khá tốt trong nước, tạo thành axit cacbonic:
CO2 + H2O<=>H2CO3
Dấu hiệu<=>chứng tỏ phản ứng có thể xảy ra theo cả hai hướng trong cùng điều kiện.
Do đó, canxi hydroxit khi hòa tan trong nước sẽ phản ứng với axit cacbonic và biến thành canxi cacbonat ít tan:
Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O
Mũi tên xuống có nghĩa là do phản ứng mà chất kết tủa.
Khi canxi cacbonat tiếp xúc nhiều hơn với carbon dioxide khi có nước, phản ứng thuận nghịch xảy ra tạo thành muối axit - canxi bicarbonate, hòa tan cao trong nước
CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2
Quá trình này ảnh hưởng đến độ cứng của nước. Khi nhiệt độ tăng lên, bicarbonate chuyển trở lại thành cacbonat. Vì vậy, ở những vùng có nước cứng, cặn sẽ hình thành trong ấm đun nước.
Phấn, đá vôi, đá cẩm thạch, đá tuff và nhiều khoáng chất khác phần lớn được cấu tạo từ canxi cacbonat. Nó cũng được tìm thấy trong san hô, vỏ nhuyễn thể, xương động vật, v.v...
Nhưng nếu canxi cacbonat được đun nóng ở nhiệt độ rất cao, nó sẽ biến thành canxi oxit và carbon dioxide.
Câu chuyện ngắn về chu trình canxi trong tự nhiên này sẽ giải thích tại sao cần có những công thức hợp lý. Vì vậy, các công thức hợp lý được viết sao cho có thể nhìn thấy được các nhóm chức năng. Trong trường hợp của chúng tôi đó là:
Ngoài ra, các nguyên tố riêng lẻ - Ca, H, O (trong oxit) - cũng là các nhóm độc lập.Ion
Tôi nghĩ đã đến lúc làm quen với các ion. Từ này có lẽ quen thuộc với mọi người. Và sau khi nghiên cứu các nhóm chức năng, chúng ta không mất bất cứ chi phí nào để tìm ra những ion này là gì.
Nói chung, bản chất của liên kết hóa học thường là một số nguyên tố nhường electron trong khi những nguyên tố khác thu được chúng. Electron là hạt mang điện tích âm. Một nguyên tố có đầy đủ số electron thì có điện tích bằng không. Nếu anh ta cho đi một electron thì điện tích của nó sẽ trở thành dương và nếu anh ta nhận nó thì điện tích của nó sẽ trở thành âm. Ví dụ, hydro chỉ có một electron, nó dễ dàng nhường đi và biến thành ion dương. Có một mục đặc biệt cho điều này trong các công thức hóa học:
H2O<=>H^+ + OH^-
Ở đây chúng ta thấy điều đó là kết quả sự phân ly điện phân nước bị phân hủy thành ion hydro tích điện dương và nhóm OH tích điện âm. Ion OH^- được gọi là ion hydroxit. Không nên nhầm lẫn nó với nhóm hydroxyl, nhóm này không phải là ion mà là một phần của một loại phân tử nào đó. Dấu + hoặc - ở góc trên bên phải biểu thị điện tích của ion.
Nhưng axit cacbonic không bao giờ tồn tại dưới dạng chất độc lập. Trên thực tế, nó là hỗn hợp của các ion hydro và ion cacbonat (hoặc ion bicarbonate):
H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-
Ion cacbonat có điện tích là 2-. Điều này có nghĩa là hai electron đã được thêm vào nó.
Ion mang điện tích âm được gọi là anion. Thông thường chúng bao gồm dư lượng axit.
Các ion tích điện dương - cation. Thông thường đây là hydro và kim loại.
Và ở đây có lẽ bạn có thể hiểu đầy đủ ý nghĩa của các công thức hữu tỉ. Cation được viết trong đó đầu tiên, tiếp theo là anion. Ngay cả khi công thức không chứa bất kỳ khoản phí nào.
Có lẽ bạn đã đoán được rằng các ion có thể được mô tả không chỉ bằng các công thức hữu tỉ. Đây là công thức xương của anion bicarbonate:
Ở đây điện tích được biểu thị ngay bên cạnh nguyên tử oxy, nguyên tử này nhận thêm một electron và do đó bị mất một dòng. Nói một cách đơn giản, mỗi electron bổ sung sẽ làm giảm số lượng liên kết hóa học được mô tả trong công thức cấu trúc. Mặt khác, nếu một nút nào đó của công thức cấu trúc có dấu + thì nó có thêm một thanh. Như mọi khi, thực tế này cần được chứng minh bằng một ví dụ. Nhưng trong số những chất quen thuộc với chúng ta, không có một cation nào bao gồm nhiều nguyên tử.
Và một chất như vậy là amoniac. Dung dịch nước của nó thường được gọi là amoniac và được bao gồm trong bất kỳ bộ sơ cứu nào. Amoniac là hợp chất của hydro và nitơ và có công thức hợp lý NH3. Hãy xem xét phản ứng hóa học xảy ra khi hòa tan amoniac trong nước:
NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-
Điều tương tự, nhưng sử dụng công thức cấu trúc:
H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H
Ở phía bên phải chúng ta thấy hai ion. Chúng được hình thành do một nguyên tử hydro chuyển từ phân tử nước sang phân tử amoniac. Nhưng nguyên tử này chuyển động mà không có electron. Anion đã quen thuộc với chúng ta - đó là ion hydroxit. Và cation được gọi là amoni. Nó thể hiện các tính chất tương tự như kim loại. Ví dụ, nó có thể kết hợp với dư lượng axit. Chất tạo thành khi kết hợp amoni với anion cacbonat được gọi là amoni cacbonat: (NH4)2CO3.
Đây là phương trình phản ứng cho sự tương tác của amoni với anion cacbonat, được viết dưới dạng công thức cấu trúc:
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
Nhưng ở dạng này phương trình phản ứng được đưa ra nhằm mục đích trình diễn. Thông thường các phương trình sử dụng các công thức hợp lý:
2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3
Hệ thống đồi
Vì vậy, chúng ta có thể cho rằng chúng ta đã nghiên cứu các công thức cấu trúc và hợp lý. Nhưng có một vấn đề khác đáng được xem xét chi tiết hơn. Công thức thô khác với công thức hợp lý như thế nào?
Chúng ta biết tại sao công thức hợp lý của axit cacbonic được viết là H2CO3 mà không phải cách nào khác. (Hai cation hydro đứng đầu, tiếp theo là anion cacbonat.) Nhưng tại sao công thức tổng lại viết là CH2O3?
Về nguyên tắc, công thức hợp lý của axit cacbonic có thể được coi là công thức thực sự vì nó không có các yếu tố lặp lại. Khác với NH4OH và Ca(OH)2.
Nhưng một quy tắc bổ sung thường được áp dụng cho các công thức tổng, xác định thứ tự của các phần tử. Quy tắc khá đơn giản: carbon được đặt trước, sau đó là hydro và sau đó là các nguyên tố còn lại theo thứ tự bảng chữ cái.
Thế là CH2O3 thoát ra - carbon, hydro, oxy. Đây được gọi là hệ thống Hill. Nó được sử dụng trong hầu hết các sách tham khảo về hóa học. Và trong bài viết này cũng vậy.
Một chút về hệ thống easyChem
Thay vì kết luận, tôi muốn nói về hệ thống easyChem. Nó được thiết kế sao cho có thể dễ dàng chèn tất cả các công thức mà chúng ta đã thảo luận ở đây vào văn bản. Trên thực tế, tất cả các công thức trong bài viết này đều được vẽ bằng easyChem.
Tại sao chúng ta thậm chí cần một loại hệ thống nào đó để rút ra công thức? Vấn đề là cách tiêu chuẩn để hiển thị thông tin trong trình duyệt Internet là ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản (HTML). Nó tập trung vào việc xử lý thông tin văn bản.
Các công thức hợp lý và tổng quát có thể được mô tả bằng văn bản. Thậm chí một số công thức cấu tạo đơn giản cũng có thể được viết dưới dạng văn bản, ví dụ như rượu CH3-CH2-OH. Mặc dù để làm được điều này bạn sẽ phải sử dụng mục sau trong HTML: CH 3-CH 2-Ồ.
Tất nhiên điều này tạo ra một số khó khăn, nhưng bạn có thể sống chung với chúng. Nhưng làm thế nào để miêu tả công thức cấu trúc? Về nguyên tắc, bạn có thể sử dụng phông chữ đơn cách:
HH | |
H-C-C-O-H | |
H H Tất nhiên nó trông không đẹp lắm, nhưng cũng có thể làm được.
Vấn đề thực sự xảy ra khi cố gắng vẽ các vòng benzen và khi sử dụng các công thức về khung xương. Không còn cách nào khác ngoại trừ việc kết nối một hình ảnh raster. Raster được lưu trữ trong các tập tin riêng biệt. Trình duyệt có thể bao gồm hình ảnh ở định dạng gif, png hoặc jpeg.
Để tạo các tệp như vậy, cần có trình chỉnh sửa đồ họa. Ví dụ như Photoshop. Nhưng tôi đã làm quen với Photoshop hơn 10 năm và tôi có thể nói chắc chắn rằng nó rất kém phù hợp để khắc họa các công thức hóa học.
Các trình soạn thảo phân tử xử lý nhiệm vụ này tốt hơn nhiều. Nhưng với một số lượng lớn các công thức, mỗi công thức được lưu trữ trong một tệp riêng biệt, bạn rất dễ bị nhầm lẫn trong đó.
Ví dụ: số công thức trong bài viết này là . Chúng được hiển thị dưới dạng hình ảnh đồ họa (phần còn lại sử dụng công cụ HTML).
Hệ thống easyChem cho phép bạn lưu trữ tất cả các công thức trực tiếp trong tài liệu HTML ở dạng văn bản. Theo tôi, điều này rất thuận tiện.
Ngoài ra, các công thức tổng trong bài viết này được tính toán tự động. Bởi vì easyChem hoạt động theo hai giai đoạn: đầu tiên, mô tả văn bản được chuyển đổi thành cấu trúc thông tin (biểu đồ), sau đó có thể thực hiện nhiều hành động khác nhau trên cấu trúc này. Trong số đó, có thể lưu ý các chức năng sau: tính toán trọng lượng phân tử, chuyển đổi sang công thức tổng, kiểm tra khả năng xuất ra dưới dạng hiển thị văn bản, đồ họa và văn bản.
Vì vậy, để chuẩn bị bài viết này, tôi chỉ sử dụng trình soạn thảo văn bản. Hơn nữa, tôi không phải suy nghĩ xem công thức nào sẽ là đồ họa và công thức nào sẽ là văn bản.
Ở dòng thứ hai, công thức mở rộng được đưa ra dưới dạng ba chuỗi riêng biệt được phân tách bằng ký hiệu; Tôi nghĩ có thể dễ dàng nhận thấy rằng mô tả văn bản theo nhiều cách gợi nhớ đến các hành động cần thiết để mô tả công thức bằng bút chì trên giấy.
Dòng thứ ba thể hiện việc sử dụng các đường nghiêng bằng ký hiệu \ và /. Dấu ` (backtick) có nghĩa là đường được vẽ từ phải sang trái (hoặc từ dưới lên trên).
Có nhiều tài liệu chi tiết hơn về cách sử dụng hệ thống easyChem tại đây.
Hãy để tôi kết thúc bài viết này và chúc bạn học tốt môn hóa học.
Từ điển giải thích ngắn gọn các thuật ngữ được sử dụng trong bài viết
Hydrocarbon Các chất bao gồm cacbon và hydro. Chúng khác nhau về cấu trúc phân tử.Axit Công thức cấu trúc là hình ảnh sơ đồ của các phân tử, trong đó các nguyên tử được biểu thị bằng các chữ cái Latinh và liên kết hóa học bằng dấu gạch ngang.
Dư lượng axit có điện tích âm.
Axit không có oxy: HCl, HBr, H 2 S, v.v.
Một nguyên tố cùng với nguyên tử hydro và oxy tạo thành phân tử axit chứa oxy được gọi là tạo axit.
Theo số lượng nguyên tử hydro trong phân tử, axit được chia thành đơn âm Và đa âm.
Axit monobasic chứa một nguyên tử hydro: HCl, HNO 3, HBr, v.v..
Axit đa bazơ chứa hai hoặc nhiều nguyên tử hydro: H 2 SO 4 (hai bazơ), H 3 PO 4 (ba bazơ).
Trong axit không có oxy, trước tên nguyên tố tạo thành axit, thêm nguyên âm nối “o” và từ “… axit hydro" Ví dụ: HF – axit flohydric.
Nếu nguyên tố tạo axit có trạng thái oxy hóa tối đa (tương ứng với số nhóm) thì thêm “...không phải vậy axit”. Nhưng ví dụ:
HNO3 – nitơ Ồ axit (vì nguyên tử nitơ có trạng thái oxy hóa tối đa là +5)
Nếu trạng thái oxy hóa của nguyên tố dưới mức tối đa thì thêm "...mệt axit":
1+3-2
HNO2 – nitơ kiệt sức axit (vì nguyên tố tạo axit N có trạng thái oxy hóa tối thiểu).
H3PO4 – chỉnh hình axit photphoric.
HPO 3 – meta axit photphoric.
Công thức cấu tạo của axit.
Trong phân tử axit chứa oxy, một nguyên tử hydro được liên kết với một nguyên tử của nguyên tố tạo axit thông qua một nguyên tử oxy. Vì vậy, khi lập công thức cấu tạo, trước tiên tất cả các ion hydroxit phải được gắn vào nguyên tử của nguyên tố tạo thành axit.
Sau đó nối trực tiếp các nguyên tử oxy còn lại bằng hai dấu gạch ngang với các nguyên tử của nguyên tố tạo thành axit (Hình 2).
Axit- chất điện giải, khi phân ly chỉ có ion H+ được tạo thành từ các ion dương:
HNO 3 ↔ H + + NO 3 - ;
CH 3 COOH↔ H + +CH 3 COO — .
Tất cả các axit được phân loại thành vô cơ và hữu cơ (cacboxylic), cũng có phân loại (nội bộ) riêng.
Trong điều kiện bình thường, một lượng đáng kể axit vô cơ tồn tại ở trạng thái lỏng, một số tồn tại ở trạng thái rắn (H 3 PO 4, H 3 BO 3).
Axit hữu cơ có tới 3 nguyên tử cacbon là chất lỏng không màu, có tính linh động cao, có mùi hăng đặc trưng; Axit có 4-9 nguyên tử cacbon là chất lỏng nhờn có mùi khó chịu, axit có số lượng nguyên tử cacbon lớn là chất rắn không tan trong nước.
Công thức hóa học của axit
Chúng ta hãy xem xét công thức hóa học của axit bằng ví dụ về một số đại diện (cả vô cơ và hữu cơ): axit clohydric - HCl, axit sulfuric - H 2 SO 4, axit photphoric - H 3 PO 4, axit axetic - CH 3 COOH và benzoic axit - C6H5COOH. Công thức hóa học cho thấy thành phần định tính và định lượng của phân tử (có bao nhiêu và nguyên tử nào có trong một hợp chất cụ thể). Sử dụng công thức hóa học, bạn có thể tính được trọng lượng phân tử của axit (Ar(H) = 1 amu, Ar(). Cl) = 35,5 amu, Ar(P) = 31 amu, Ar(O) = 16 amu, Ar(S) = 32 amu, Ar(C) = 12 giờ sáng):
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(H 2 SO 4) = 2×1 + 32 + 4×16 = 2 + 32 + 64 = 98.
Mr(H 3 PO 4) = 3×Ar(H) + Ar(P) + 4×Ar(O);
Mr(H 3 PO 4) = 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(C 6 H 5 COOH) = 7 × 12 + 6 × 1 + 2 × 16 = 84 + 6 + 32 = 122.
Công thức cấu trúc (đồ họa) của axit
Công thức cấu trúc (đồ họa) của một chất trực quan hơn. Nó cho thấy các nguyên tử được kết nối với nhau như thế nào trong một phân tử. Hãy cho biết công thức cấu tạo của từng hợp chất trên:
Cơm. 1. Công thức cấu tạo của axit clohydric.
Cơm. 2. Công thức cấu tạo của axit sunfuric.
Cơm. 3. Công thức cấu tạo của axit photphoric.
Cơm. 4. Công thức cấu tạo của axit axetic.
Cơm. 5. Công thức cấu tạo của axit benzoic.
Công thức ion
Tất cả các axit vô cơ đều là chất điện giải, tức là có khả năng phân ly trong dung dịch nước thành các ion:
HCl ↔ H + + Cl - ;
H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2- ;
H 3 PO 4 ↔ 3H + + PO 4 3- .
Ví dụ về giải quyết vấn đề
VÍ DỤ 1
| Bài tập | Đốt cháy hoàn toàn 6 g chất hữu cơ thu được 8,8 g khí cacbon monoxit (IV) và 3,6 g nước. Xác định công thức phân tử của chất cháy nếu biết khối lượng mol của nó là 180 g/mol. |
| Giải pháp | Hãy vẽ sơ đồ phản ứng cháy của một hợp chất hữu cơ, ký hiệu số nguyên tử cacbon, hydro và oxy lần lượt là “x”, “y” và “z”: C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. Hãy xác định khối lượng của các nguyên tố tạo nên chất này. Giá trị khối lượng nguyên tử tương đối lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev, làm tròn đến số nguyên: Ar(C) = 12 amu, Ar(H) = 1 amu, Ar(O) = 16 amu. 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); Hãy tính khối lượng mol của cacbon đioxit và nước. Như đã biết, khối lượng mol của một phân tử bằng tổng khối lượng nguyên tử tương đối của các nguyên tử tạo nên phân tử đó (M = Mr): M(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 g/mol; M(H 2 O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 g/mol. m(C) = ×12 = 2,4 g; m(H) = 2 × 3,6 / 18 × 1 = 0,4 g. m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 6 - 2,4 - 0,4 = 3,2 g. Hãy xác định công thức hóa học của hợp chất: 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. Điều này có nghĩa là công thức đơn giản nhất của hợp chất là CH 2 O và khối lượng mol là 30 g/mol. Để tìm công thức thực sự của một hợp chất hữu cơ, chúng ta tìm tỷ lệ giữa khối lượng mol thực và khối lượng mol thu được: Chất M/M(CH 2 O) = 180/30 = 6. Điều này có nghĩa là chỉ số của các nguyên tử carbon, hydro và oxy phải cao hơn 6 lần, tức là công thức của chất đó là C 6 H 12 O 6. Đây là glucose hoặc fructose. |
| Trả lời | C6H12O6 |
VÍ DỤ 2
| Bài tập | Suy ra công thức đơn giản nhất của một hợp chất trong đó phần khối lượng của phốt pho là 43,66% và phần khối lượng của oxy là 56,34%. |
| Giải pháp | Phần khối lượng của nguyên tố X trong phân tử có chế phẩm NX được tính theo công thức sau: ω(X) = n × Ar(X) / M(HX) × 100%. Chúng ta hãy biểu thị số lượng nguyên tử phốt pho trong phân tử bằng chữ “x” và số lượng nguyên tử oxy bằng chữ “y” Hãy tìm khối lượng nguyên tử tương đối tương ứng của các nguyên tố phốt pho và oxy (giá trị khối lượng nguyên tử tương đối lấy từ Bảng tuần hoàn của D.I. Mendeleev được làm tròn thành số nguyên). Ar(P) = 31; Ar(O) = 16. Chúng tôi chia hàm lượng phần trăm của các nguyên tố thành khối lượng nguyên tử tương ứng. Như vậy ta sẽ tìm được mối liên hệ giữa số lượng nguyên tử trong phân tử của hợp chất: 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. Điều này có nghĩa là công thức đơn giản nhất để kết hợp phốt pho và oxy là P 2 O 5 . Đó là oxit phốt pho (V). |
| Trả lời | P2O5 |
7. Axit. Muối. Mối quan hệ giữa các loại chất vô cơ
7.1. Axit
Axit là chất điện giải, khi phân ly chỉ có cation hydro H + được tạo thành dưới dạng các ion tích điện dương (chính xác hơn là các ion hydronium H 3 O +).
Một định nghĩa khác: axit là những chất phức tạp bao gồm một nguyên tử hydro và dư lượng axit (Bảng 7.1).
Bảng 7.1
Công thức và tên một số axit, dư lượng axit và muối
| Công thức axit | Tên axit | Dư lượng axit (anion) | Tên muối (trung bình) |
|---|---|---|---|
| HF | Hydrofluoric (fluoric) | F − | Fluoride |
| HCl | Hydrochloric (hydrochloric) | Cl − | clorua |
| HBr | Hydrobromic | Br− | Bromua |
| CHÀO | Hydroiođua | Tôi − | Iodua |
| H2S | Hydro sunfua | S 2− | sunfua |
| H2SO3 | lưu huỳnh | SO 3 2 − | sunfit |
| H2SO4 | lưu huỳnh | SO 4 2 − | sunfat |
| HNO2 | Nitơ | NO2− | Nitrit |
| HNO3 | Nitơ | SỐ 3 − | Nitrat |
| H2SiO3 | Silicon | SiO 3 2 − | silicat |
| HPO 3 | chất metaphotphoric | PO 3 − | Metaphotphat |
| H3PO4 | photpho trực giao | PO 4 3 − | Orthophosphate (phốt phát) |
| H4P2O7 | Pyrophosphoric (biphosphoric) | P 2 O 7 4 − | Pyrophosphate (diphosphate) |
| HMnO4 | Mangan | MnO 4 − | Thuốc tím |
| H2CrO4 | Chrome | CrO 4 2 − | Cromat |
| H2Cr2O7 | lưỡng sắc | Cr 2 O 7 2 − | Dicromat (bicromat) |
| H2SeO4 | Selen | SeO 4 2 − | Selenat |
| H3BO3 | Bornaya | BO 3 3 − | trực giao |
| HClO | hypochlorous | ClO – | hypoclorit |
| HClO2 | clorua | ClO2− | clorit |
| HClO3 | Clorua | ClO3− | Clorat |
| HClO4 | clo | ClO 4 − | Perchlorate |
| H2CO3 | Than | CO 3 3 − | cacbonat |
| CH3COOH | Giấm | CH 3 COO − | Acetate |
| H/C`|O|\OH | kiến | HCOO − | hình thành |
Trong điều kiện bình thường, axit có thể ở dạng rắn (H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3) và chất lỏng (HNO 3, H 2 SO 4, CH 3 COOH). Các axit này có thể tồn tại cả riêng lẻ (dạng 100%) và ở dạng dung dịch loãng và đậm đặc. Ví dụ: H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 , CH 3 COOH được biết cả riêng lẻ và trong dung dịch.
Một số axit chỉ được biết đến trong dung dịch. Đó đều là các hydro halogenua (HCl, HBr, HI), hydro sunfua H 2 S, hydro xyanua (hydrocyanic HCN), cacbonic H 2 CO 3, axit sunfuric H 2 SO 3, là các dung dịch khí trong nước. Ví dụ, axit clohiđric là hỗn hợp của HCl và H 2 O, axit cacbonic là hỗn hợp của CO 2 và H 2 O. Rõ ràng dùng thành ngữ “dung dịch axit clohydric” là không chính xác.
Hầu hết các axit đều hòa tan trong nước; axit silicic H 2 SiO 3 không hòa tan. Phần lớn các axit có cấu trúc phân tử. Ví dụ về công thức cấu tạo của axit:
Trong hầu hết các phân tử axit chứa oxy, tất cả các nguyên tử hydro đều liên kết với oxy. Nhưng vẫn có những ngoại lệ:
Axit được phân loại theo một số đặc điểm (Bảng 7.2).
Bảng 7.2
Phân loại axit
| Dấu hiệu phân loại | Loại axit | Ví dụ |
|---|---|---|
| Số lượng ion hydro hình thành khi phân ly hoàn toàn một phân tử axit | Monobase | HCl, HNO3, CH3COOH |
| dibasic | H2SO4, H2S, H2CO3 | |
| bộ lạc | H3PO4, H3AsO4 | |
| Sự có mặt hay vắng mặt của nguyên tử oxy trong phân tử | Chứa oxy (axit hydroxit, oxoaxit) | HNO2, H2SiO3, H2SO4 |
| Không có oxy | HF, H2S, HN | |
| Mức độ phân ly (sức mạnh) | Mạnh (phân ly hoàn toàn, chất điện ly mạnh) | HCl, HBr, HI, H2SO4 (pha loãng), HNO3, HClO3, HClO4, HMnO4, H2Cr2O7 |
| Yếu (phân ly một phần, chất điện ly yếu) | 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 (conc) | |
| tính chất oxy hóa | Chất oxy hóa do ion H+ (axit không oxy hóa có điều kiện) | HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (dil), H 3 PO 4, CH 3 COOH |
| Chất oxy hóa do anion (axit oxy hóa) | HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (conc), H 2 Cr 2 O 7 | |
| Chất khử anion | HCl, HBr, HI, H 2 S (không phải HF) | |
| Độ ổn định nhiệt | Chỉ tồn tại trong dung dịch | H 2 CO 3, H 2 SO 3, HClO, HClO 2 |
| Dễ dàng phân hủy khi đun nóng | H2SO3, HNO3, H2SiO3 | |
| Ổn định nhiệt | H 2 SO 4 (conc), H 3 PO 4 |
Tất cả các tính chất hóa học chung của axit là do sự có mặt trong dung dịch nước của các cation hydro dư H + (H 3 O +).
1. Do dư ion H+, dung dịch axit làm đổi màu quỳ tím và cam metyl thành đỏ (phenolphtalein không đổi màu và không màu). Trong dung dịch axit cacbonic yếu, quỳ tím không có màu đỏ mà có màu hồng; dung dịch trên kết tủa của axit silicic rất yếu không làm thay đổi màu của chất chỉ thị.
2. Axit tương tác với các oxit bazơ, bazơ và hydroxit lưỡng tính, amoni hydrat (xem Chương 6).
Ví dụ 7.1.
Để thực hiện phép biến đổi BaO → BaSO 4, bạn có thể sử dụng: a) SO 2; b) H 2 SO 4; c) Na 2 SO 4; d) SO3.
Giải pháp. Việc chuyển đổi có thể được thực hiện bằng cách sử dụng H 2 SO 4:
BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + H 2 O
BaO + SO 3 = BaSO 4
Na 2 SO 4 không phản ứng với BaO và trong phản ứng của BaO với SO 2 bari sulfite được tạo thành:
BaO + SO2 = BaSO 3
Trả lời: 3).
3. Axit phản ứng với amoniac và dung dịch nước của nó tạo thành muối amoni:
HCl + NH 3 = NH 4 Cl - amoni clorua;
H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - amoni sunfat.
4. Axit không oxi hóa phản ứng với các kim loại có bậc hoạt động cao hơn hydro tạo thành muối và giải phóng hydro:
H 2 SO 4 (pha loãng) + Fe = FeSO 4 + H 2
2HCl + Zn = ZnCl2 = H2
Sự tương tác của axit oxy hóa (HNO 3, H 2 SO 4 (conc)) với kim loại rất đặc trưng và được xem xét khi nghiên cứu tính chất hóa học của các nguyên tố và hợp chất của chúng.
a) trong hầu hết các trường hợp, khi một axit mạnh hơn phản ứng với muối của axit yếu hơn, muối của axit yếu và axit yếu được hình thành, hoặc như người ta nói, axit mạnh hơn sẽ thay thế axit yếu hơn. Chuỗi giảm dần độ mạnh của axit trông như thế này:
Ví dụ về các phản ứng xảy ra:
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
Không tương tác với nhau, ví dụ KCl và H 2 SO 4 (pha loãng), NaNO 3 và H 2 SO 4 (pha loãng), K 2 SO 4 và HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 và H 2 CO 3, CH 3 COOK và H 2 CO 3;
b) trong một số trường hợp, axit yếu hơn đẩy lùi axit mạnh hơn khỏi muối:
CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4
3AgNO 3 (pha loãng) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3.
Những phản ứng như vậy có thể xảy ra khi kết tủa của muối thu được không hòa tan trong axit mạnh loãng thu được (H 2 SO 4 và HNO 3);
c) Trong trường hợp tạo thành kết tủa không tan trong axit mạnh, có thể xảy ra phản ứng giữa axit mạnh và muối tạo bởi axit mạnh khác:
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
Ví dụ 7.2.
Cho biết dòng chứa công thức các chất phản ứng với H 2 SO 4 (pha loãng).
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.
Giải pháp. Tất cả các chất ở hàng 4 đều tương tác với H 2 SO 4 (dil):
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
Ở hàng 1) phản ứng với KCl (p-p) không thực hiện được, ở hàng 2) - với Ag, ở hàng 3) - với NaNO 3 (p-p).
Trả lời: 4).
6. Axit sulfuric đậm đặc phản ứng rất đặc biệt với muối. Đây là một axit không bay hơi và ổn định nhiệt, do đó nó thay thế tất cả các axit mạnh khỏi muối rắn (!), vì chúng dễ bay hơi hơn H2SO4 (conc):
KCl (tv) + H 2 SO 4 (kết hợp) KHSO 4 + HCl
2KCl (s) + H 2 SO 4 (conc) K 2 SO 4 + 2HCl
Muối tạo thành bởi axit mạnh (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4) chỉ phản ứng được với axit sunfuric đậm đặc và chỉ khi ở trạng thái rắn
Ví dụ 7.3.
Axit sulfuric đậm đặc, không giống như axit loãng, phản ứng:
BaO + SO2 = BaSO 3
3) KNO3 (tivi);
Giải pháp. Cả hai axit đều phản ứng với KF, Na 2 CO 3 và Na 3 PO 4, và chỉ H 2 SO 4 (đặc) phản ứng với KNO 3 (rắn). Các phương pháp sản xuất axit rất đa dạng.
- bằng cách hòa tan các khí tương ứng vào nước:
HCl (g) + H 2 O (l) → HCl (p-p)
H 2 S (g) + H 2 O (l) → H 2 S (dung dịch)
- khỏi muối bằng cách dịch chuyển bằng axit mạnh hơn hoặc ít bay hơi hơn:
FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
KCl (tv) + H 2 SO 4 (conc) = KHSO 4 + HCl
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3
Axit chứa oxy Các phương pháp sản xuất axit rất đa dạng.
- bằng cách hòa tan các oxit axit tương ứng vào nước, trong khi mức độ oxy hóa của nguyên tố tạo axit trong oxit và axit vẫn giữ nguyên (trừ 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
- oxi hóa phi kim bằng axit oxi hóa:
S + 6HNO 3 (conc) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
- bằng cách thay thế một axit mạnh khỏi muối của một axit mạnh khác (nếu kết tủa không tan trong axit thu được sẽ kết tủa):
Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 (pha loãng) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
- bằng cách thay thế axit dễ bay hơi khỏi muối của nó bằng axit ít bay hơi hơn.
Với mục đích này, axit sulfuric đậm đặc, không bay hơi, ổn định nhiệt thường được sử dụng:
NaNO 3 (tv) + H 2 SO 4 (kết hợp) NaHSO 4 + HNO 3
KClO 4 (tv) + H 2 SO 4 (kết hợp) KHSO 4 + HClO 4
- Sự thay thế axit yếu hơn khỏi muối của nó bằng axit mạnh hơn:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4
NaNO2 + HCl = NaCl + HNO2
K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓