Кислоти: класифікація, номенклатура, властивості і способи добування
Кисло́ти, у класичному визначенні — електроліти, які при розчиненні в йонізуючому розчиннику (наприклад, у воді), дисоціюють з утворенням іонів водню (або протона Н+), таким чином знижуючи кислотність розчину до величини менше ніж pH 7,0.
Класифікація кислот. За вмістом атомів Оксигену кислоти поділяють на оксигеновмісні та безоксигенові.
До оксигеновмісних кислот належать: сульфатна Н2SO4, нітратна HNO3 та ін. Оксигеновмісні кислоти є гідратами кислотних оксидів, тобто продуктами приєднання молекули води до молекули кислотного оксиду. До безоксигенових кислот належать розчини деяких газів у воді. Наприклад, хлоридна кислота - це розчин газуватого хлороводню HCl у воді, флуоридна - розчин фтороводню HF, сульфідна - розчин сірководню H2S тощо.
За числом атомів Гідрогену. здатних заміщуватися на атоми металічного елемента (за основністю кислоти), кислоти поділяють на одноосновні (HCl, HNO3), двохосновні (H2S, H2SO4), трьохосновні (H3PO4) тощо.
За силою кислоти поділяють на сильні (HNO3, HI, HBr, HCl, H2SO4), кислоти середньої сили (H2SO3, H3PO4, HF, HNO2) та слабкі (H2CO3, H2S, H2SiO3).
Номенклатура кислот. Назви кислот найкраще виводити від міжнародних назв кислотних залишків. При цьому для кисневих кислот у випадку проявлення кислотоутворюючим елементом найвищої можливої валентності назва кислоти має закінчення -атна, наприклад:
HNO3 — нітратна кислота (азотна) Н2SO4 — сульфатна кислота (сірчана) Н3РО4 — ортофосфатна кислота (фосфорна) НРО3 — метафосфатна кислота Н2СО3 — карбонатна кислота (вугільна) Н3ВО3 — боратна кислота (борна) Якщо ж кислотоутворюючий елемент проявляє в молекулі даної кислоти нижчу позитивну валентність, то назва кислоти має закінчення -итна або -ітна. Наприклад:
HNO2 — нітритна кислота (азотиста): Н2SO3 — сульфітна кислота (сірчиста) Назви безкисневих кислот у таких випадках мають закінчення -идна або -ідна. Наприклад:
HCl — хлоридна кислота (хлороводнева, або соляна): HI — йодидна кислота (йодоводнева): HBr — бромідна кислота (бромоводнева): H2S — сульфідна кислота (сірководнева)
Властивості кислот. Деякі кислоти при звичайних умовах являють собою рідини, наприклад нітратна HNO3 і сульфатна Н2SO4 кислоти, а деякі — тверді речовини, як фосфатна кислота Н3РО4, боратна Н3ВО3 і ін. Більшість кислот добре розчиняється у воді, але деякі практично не розчиняються (наприклад, силікатна кислота H2SiO3). Водні розчини кислот відзначаються кислим смаком, руйнують рослинні і тваринні тканини і змінюють забарвлення індикаторів, зокрема забарвлюють лакмус у червоний колір. Ці спільні властивості усіх кислот обумовлюються наявністю в їх розчинах іонів водню.
Хімічні властивості кислот визначаються їх відношенням до основ і основних оксидів. Найхарактернішою властивістю їх є здатність вступати з основами в реакції нейтралізації.
Наприклад:
HCl + NaOH → NaCl + H2O 3H2SO4 + 2Al(OH)3 → Al2(SO4)3 + 6Н2О З основними і амфотерними оксидами кислоти теж утворюють солі:
2HNO3 + MgO → Mg(NO3)2 + H2O 3H2SO4 + Al2O3 → Al2(SO4)3 + 3H2O Крім того, кислоти взаємодіють і з активними металами (що стоять в електрохімічному ряду напружень лівіше від водню) з утворенням солі і виділенням водню (з нітратної кислоти водень не виділяється). Наприклад:
2HCl + Zn → ZnCl2 + H2 ↑ 3H2SO4(розбавлена) + 2Al → Al2(SO4)3 + 3H2 ↑
Способи добування. Кислоти, як і основи, можна добувати різними способами.
1. Безпосереднім сполученням ангідридів з водою:
SO3 + Н2О → Н2SO4 N2O5 + Н2О → 2HNO3 Цим способом можна одержувати кислоти тільки в тому випадку, коли ангідрид безпосередньо взаємодіє з водою. При цьому слід мати на увазі, що при одержанні деяких кислот залежно від умов одна молекула ангідриду може реагувати з одною, двома і більше молекулами води. Внаслідок цього молекула утворюваної кислоти може містити різну кількість атомів водню і кисню, хоч валентність кислотоутворюючого елементу залишається тою ж самою. Якщо кислота утворюється внаслідок взаємодії одної молекули ангідриду з одною молекулою води, то до назви кислоти додається префікс мета-, а коли на одну молекулу ангідриду припадає дві або три молекули води, то додається префікс орто-.
Наприклад:
Р2О5 + H2O → 2НРО3 метафосфатна кислота: Р2О5 + 3Н2О → 2Н3РО4 ортофосфатна кислота 2. Взаємодією кислот з солями. Цим способом можна користуватися тоді, коли одержувана кислота є леткою або нерозчинною. Наприклад:
Н2SO4 + 2NaCl → Na2SO4 + 2HCl ↑ (при нагріванні): H2SO4 + Na2SiO3 → Na2SO4 + H2SiO3 ↓ 3. Безкисневі кислоти можна одержувати як їх витісненням з солей іншими кислотами, так і безпосереднім сполученням елементів з наступним розчиненням одержуваних кислот у воді.
Наприклад:
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S ↑ Н2 + Cl2 → 2HCl В техніці для добування хлоридної кислоти користуються останнім способом.
