Реагирует с основными оксидами
Урок: Кислоты
Классификация кислот
Кислоты – это вещества молекулярного строения. Атомы в молекулах кислот связаны ковалентными полярными связями. Чем больше поляризована связь между атомом водорода, способным отщепляться, и электроотрицательным атомом (кислорода, серы или атомом галогена), то тем более эта связь склонна диссоциировать по гетеролитическому пути. А значит, тем больше в растворе будет катионов водорода и тем кислее будет среда. Большое значение имеет не только полярность, но и поляризуемость связи. Поляризуемость – это способность связи поляризоваться под действием определенных реагентов. Например, молекул воды.
Классификация кислот
Классификация кислот по содержанию атомов кислорода, по количеству атомов водорода, по растворимости и другим признакам. См. Табл. 1.
Признаки классификации | Группы кислот | Пример |
Наличие кислорода | Кислородсодержащие | Н2SO4, HNO3 |
Бескислородные | Н2S, HCl | |
Основность (число атомов водорода, способных замещаться на металл) | Одноосновные | HNO3 , HCl |
Двухосновные | Н2S, Н2CO3 | |
Трёхосновные | H3PO4 | |
Растворимость | Растворимые | Н2SO4, HNO3 |
Нерастворимы | Н2SiO3 | |
Летучесть | Летучие | HCl |
Нелетучие | Н2SO4 | |
Степень электролитической диссоциации | Сильные | Н2SO4, HNO3, HCl |
Слабые | Н2S, Н2CO3 | |
Стабильность | Стабильные | H3PO4, Н2SO4, HCl |
Нестабильные | Н2CO3, Н2SO3 |
Табл. 1.
|
|
Химические свойства кислот
1.Реакция с металлами.
Металлы, расположенные в ряду напряжений металлов (Рис. 1.) до водорода, вытесняют водород из кислот.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2↑
Рис. 1.
С концентрированной азотной и серной кислотой реакции идут за счет анионного остатка. Водород не выделяется. Рис. 2.
Cu + 4HNO3(конц) = Cu (NO3)2 + 2NO2↑ + H2O
Cu + 2H2SO4(конц) = Cu SO4 + SO2↑ + H2O
Рис. 2
2. Реакция с основными и амфотерными оксидами с образованием соли и воды.
K2O+ HNO3 = KNO3 + H2O
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O
3.Реакция с солями. Кислоты реагируют с растворами солей, если в результате реакции один из продуктов выпадает в осадок, поскольку образование нерастворимых соединений смещает равновесие вправо и делает её практически необратимой.
Н2SO4 + BaCl2 = BaSO4↓ +2 HCl
H2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓ +2 HCl
4. Реагируют с основаниями и амфотерными гидроксидами.
KOН+ HNO3 = KNO3 + H2O
Al(OН)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O
5. Обнаружение кислот при помощи кислотно-основных индикаторов.
В кислой среде лакмус приобретает красную окраску. Метиловый оранжевый – красную, а фенолфталеиновый – бесцветный.
Рис. 3
Получение кислот
Основные способы получения кислот
1. Бескислородные кислоты можно получить из простых веществ.
H2 + Cl2 2HCl
|
|
H2 + S H2S
2. Кислородсодержащие кислоты можно получить гидратацией соответствующих кислотных оксидов.
N2O5 + H2O → 2HNO3
SO3 + H2O → H2SO4
3. Получение кислот вытеснением слабых кислот сильными, летучих – нелетучими, растворимых – нерастворимыми. Например, сильная соляная кислота вытесняет слабую уксусную из растворов их солей.
СH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl
NaСl (тв.) + H2SO4= NaНSO4 + HCl↑
4. Кислоты можно получить при гидролизе некоторых солей или галогенидов.
Al2 S3 +6 H2O → 2Al (OH)3↓+ 3H2S↑
PCl5 + H2O → H3PO4 + 5HCl
Теории кислот и оснований
Рис. 4.
Существует большое количество теорий кислот и оснований. Одна из первых – это появившаяся в конце XVIII века благодаря Антуану Лавуазье (рис. 4), согласно которой кислотные свойства связывались с наличием в веществе кислорода. Именно благодаря этой теории появилось название элемента №8 (кислород – рождающий кислоты). Но эта гипотеза очень быстро доказала свою несостоятельность, когда стал известен целый ряд кислот, не содержащих кислород, например галогеноводородные кислоты.
Рис. 5.
Теория кислот и оснований Сванте Аррениуса (рис. 5). Она базируется на теории электролитической диссоциации. Согласно ей, кислоты – это вещества, образующие в водном растворе гидратированные ионы водорода и анионы кислотного остатка. А соответственно, основания – это вещества, диссоциирующие в водном растворе на катионы металла и анионы гидроксогруппы.
|
|
Теория Брёнстеда и Лоури. Согласно этой теории, кислоты – это молекулы или ионы, которые в данной реакции являются донорами протонов, а основания – это молекулы или ионы, которые принимают протоны, т. е. акцепторы.
В органической химии существует теория Льюиса (рис. 6). Кислота – это молекула или ион, имеющая вакантные валентные орбитали, вследствие чего они способны принимать электронные пары, например, ионы водорода, ионы металлов, некоторые оксиды, а также ряд солей. Кислоты Льюиса, не содержащие ионов водорода, называются апротонными. Протонсодержащие кислоты рассматриваются, как частный случай класса кислот.
Рис. 6.
Основание по теории Льюиса – это молекула или ион, способные быть донорами электронных пар: все анионы, аммиак, амины, вода, спирты, галогены.
Пример реакции между кислотами и основаниями Льюиса.
AlCl3+ Cl- → Cl4-
Это взаимодействие лежит в основе галогенирования ароматических соединений.
Теория Усановича (Рис. 7). В этой теории кислота – это частица, которая способна отщеплять катионы или присоединять анионы. Соответственно, основание наоборот. Этой теорией пользуются очень редко, потому что она получилась слишком общей. Согласно ей, любые взаимодействия с участием ионов можно свести к кислотно-основным. А это не очень удобно.
|
|
Рис. 7.
Константа диссоциации
Для количественной характеристики того, как кислота диссоциирует на ионы, кроме понятия степени электролитической диссоциации используют понятие константа диссоциации. Константа диссоциации – это вид константы равновесия, которая показывает склонность некоторого большого объекта (кислоты, соли или комплексного соединения) обратимо диссоциировать с образованием более маленьких объектов. Константа диссоциации определяется как произведение концентраций ионов в степени их стехиометрических коэффициентов, делённое на недиссоциированную форму.
В случае диссоциации вещества с многовалентными ионами, диссоциация происходит ступенчато. Для каждой ступени существует собственное значение константы диссоциации.
Пример диссоциации трехосновной борной кислоты H 3 BO 3 .
I ступень: Н3ВО3 ↔ Н+ + Н2ВО3-
I ступень: Н2ВО3- ↔ Н+ + НВО32-
I ступень: НВО32- ↔ Н+ + ВО33-
Выражение констант диссоциации по каждой из этих ступеней будет выглядеть так:
Из значения констант диссоциации делаем вывод, что многоосновные вещества в основном диссоциируют по первой ступени.
Неорганические кислоты в организме человека
В организме человека большую роль играют три неорганических кислоты. Это – фосфорная кислота, угольная и соляная. Фосфорная кислота входит в состав буферных систем крови. Буферными называются такие растворы, которые при добавлении небольших количеств кислот или оснований изменяют свой водородный показатель рН. Эти системы нужны для того, чтобы поддерживать кислотность крови в определенном и довольно узком интервале. Остатки фосфорной кислоты входят в остатки многих биологически активных веществ, например нуклеиновых кислот и многих ферментов. Наши кости состоят из гидроксида фосфата кальция Сa10(PO4)6(OH)2 или гидроксиапатита кальция, а зубы включают в себя фторапатит кальция Сa10(PO4)6F2. Рис. 8.
Рис. 8.
Угольная кислота также входит в состав буферных систем крови. За счёт действия легких такие системы можно быстро и легко регулировать и можно варьировать количество углекислого газа в крови.
Соляная кислота содержится в желудочном соке. Она способствует денатурации и набуханию белков, что облегчает их последующее расщепление ферментами. Она создает кислую среду, необходимую для действия ферментов. Она ответственна за антибактериальную среду желудочного сока.
Подведение итога урока
В ходе урока были изучены такие неорганические соединения, как кислоты. Вы узнали о классификации кислот, их химических свойствах и методах получения.
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБЩИЕ С ДРУГИМИ КИСЛОТАМИ
1. Очень сильная кислота. Индикаторы в её растворе изменяют цвет на красный.
Диссоциирует в водном растворе практически нацело:
HNO3 → H+ + NO3-
Изменение цветов индикаторов в кислотах
Реагирует с основными оксидами
K2O + 2HNO3 → 2KNO3 + H2O
K2O + 2H+ + 2NO3- → 2K+ + 2NO3- + H2O
K2O + 2H+ → 2K+ + H2O
Реагирует с основаниями
HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O
H+ + NO3- + Na+ + OH- → Na+ + NO3- + H2O
H+ + OH- → H2O
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 94; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!