Кислоты

Кислоты- сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на Ме, и кислотного остатка.
Существует несколько способов классификации кислот. Рассмотрим некоторые способы, а также строение и свойства кислот.

1 способ: наличие кислорода
Кислоты
Бескислородные
Кислородсодержащие
НCl-соляная
НBr-бромоводородная
H2S-сероводородная
HF-плавиковая
Н2SO4-серная
Н2SiO3-кремниевая
Н2СO3-угольная
HNO3-азотная
НClO4-хлорная

Бескислородные кислоты
Это водные растворы летучих водородных соединений неметаллов. Расчет валентности, степени окисления и вывод структурной формулы такой же, как и у остальных бинарных соединений.
Плавиковая кислота
Модель молекулы
F
H
+
-
Структурная формула

Сероводородная кислота
Модель молекулы
S
H
H
+
+
-2
Структурная формула
Внимание:
Жидкий безводный сероводород (t°кип= - 60,3°С) является полярной жидкостью, его молекулы- диполи. Они несимметричны, на их полюсах скапливаются = по значению заряды.
+
-

Наиболее важные
бескислородные кислоты
Выучить наизусть!
HCl-соляная( хлороводородная )
HF-плавиковая( фтороводородная )
HBr- бромоводородная
HI- иодоводородная
Н2S- сероводородная
Н2Sе- селеноводородная
Н2Те- теллуроводородная

Кислородсодержащие кислоты
Эти вещества имеют кислотный остаток- сложный анион, который состоит из атомов кислорода со степенью окисления = -2, и центрального элемента (чаще всего одного) со степенью окисления всегда >0.
Во всех формулах кислот атомы водорода пишутся вначале, а кислотные остатки- потом.
HCl
H2S
H2SO4
H3РO4
Кислотные остатки

Запомни!
Следует различать степень окисления отдельных элементов и всего сложного иона в целом.
Задача: найти степени окисления элементов в молекуле серной кислоты Н2SO4.
Проставим сначала из памятки известные степени окисления, неизвестную степень окисления примем за «х» и составим уравнение, зная, что сумма зарядов всех анионов и катионов = 0.
Н2SO4
-2
+
х

(+1)*2+Х+(-2)*4=0
2+Х=8→Х=+6
Центральный элемент может быть атомом неметалла или атомом металла из побочной подгруппы с большой степенью окисления.
Н2SO4
Серная кислота. Центральный элемент – сера (Неме).
НMnO4
Марганцевая кислота. Центральный элемент – марганец (Ме).
+7

Познакомимся со строением некоторых кислородсодержащих кислот.Обратите внимание на порядок составления структурных формул кислот!
Серная кислота
Угольная кислота
Н
Н
О
О
S
O
O
Н
Н
О
О
С
O

Азотная кислота
Хлорная кислота
Н
О
N
О
О
Н
О
Сl
О
О
О
IV
VII

Эй, придется и эти названия выучить!
H2SO4-серная
H2СO3-угольная
HNO3-азотная
H2SiO3-кремниевая
HNO2-азотистая
H2SO3-сернистая
H3РO4-фосфорная
HClO4-хлорная

2 способ: основность кислоты
Кислоты
Одноосновные
Многоосновные
Под основностью кислоты подразумевается число атомов водорода, способных замещаться атомами металлов.
В курсе 8 класса будем изучать те кислоты, у которых все атомы (Н) способны замещаться атомами металлов. У кислородсодержащих кислот число атомов (Н) и основность кислоты могут не совпадать.(10-11 кл.)

Одноосновные кислоты:
HCl-соляная( хлороводородная )
Zn + 2HCl= ZnCl2 + H2 ↑
Zn + 2HClO4= ZnClO4 + H2 ↑
HClO4-хлорная

Двухосновные кислоты:
H2SO4-серная
H2SiO3-кремниевая
H2СO3-угольная
Ca + H2SO4 = CaSO4 + H2
кальций
Серная
кислота
Сульфат
кальция
+
=
+

3 способ: растворимость кислоты
Кислоты
Растворимые в воде
Нерастворимые в воде
Это большая часть кислот
Это кремниевая кислота и некоторые органические(жирные) кислоты.
Модель молекулы кремниевой кислоты- Н2SiO3.

4 способ: летучесть кислоты
Кислоты
летучие
нелетучие
HCl, H2S, HBr, уксусная кислота
Н2SO4, H2SiO3,высшие жирные кислоты
Концентрированные растворы летучих кислот находятся в равновесии с газообразной фазой вещества кислоты.

Концентрированная соляная кислота (подкрашенная).
Молекулы газа хлороводорода над поверхностью раствора соляной кислоты.
Концентрированная сероводородная кислота .
Молекулы газа сероводорода над поверхностью раствора сероводородной кислоты.
Это ядовитые газы, дышать ими нельзя!

Концентрированные растворы нелетучих кислот не переходят в газообразное состояние.
5 способ: сила кислоты
Кислоты
сильные
слабые
HCl, HBr, H2SO4, HNO3, HClO4
Н2SO3, H3PO4,H2S, H2CO3, HNO2, HF

Диссоциация кислот
Согласно теории электролитической диссоциации С.Аррениуса, кислота - это вещество, которое диссоциирует на катионы водорода и анионы кислотных остатков.
Сванте Аррениус
Сильные кислоты диссоциируют сразу и необратимо :
HNO3→H+ +NO3-
Нитрат-анион

H2SO4→2H+ +SO42-
сульфат-анион
внимание:
При диссоциации кислородсодержащей кислоты надо помнить, что кислотный остаток – единый сложный анион.
Состав кислотных остатков и их общую степень окисления можно узнать из важной памятки – таблицы растворимости. Кислотные остатки показаны в левом вертикальном столбце таблицы.

Таблица растворимости

Слабые кислоты диссоциируют обратимо и ступенчато:
Н3РО4
Н2РО4-+Н+
Фосфорная кислота
Дигидрофосфат-анион
+
Первая ступень

Н2РО4
НРО42-+Н+
-
Дигидрофосфат-анион
Гидрофосфат-анион
+
Вторая ступень

НРО4
РО43-+Н+
Гидрофосфат-анион
Фосфат-анион
2-
+
Третья ступень

Катионы Н+ придают растворам кислот кислый вкус и изменяют окраску индикаторов.
лакмус
метилоранж
фенолфталеин
Язык чует присутствие протонов, и нам кажется, что пища имеет кислый вкус.

Друзья, а давайте-ка еще выучим стихи про индикаторы!
Ах, что же я поделаю с собой-
Ведь в щелочи я сине-голубой.
А в кислоте быть синим я не смею.
Я – лакмус -и в кислотах я краснею.
Как на прогулке от мороза
От кислого я стану розов.
Но вид мой в щелочи смешон:
Я сразу желтый, как лимон.
метилоранж

6 способ: стабильность кислоты
Кислоты
стабильные
нестабильные
HCl, HBr, H2SO4, H3PO4
Н2SO3, H2SiO3 H2CO3
Стабильные кислоты не разлагаются с течением времени.

Нестабильные кислоты с течением времени разлагаются:
Н2СО3 = СО2 ↑ +Н2О
Угольная кислота
Углекислый газ
Н2SО3 = SО2 ↑ +Н2О
Сернистая кислота
Сернистый
газ

Представители класса кислот:
Из этих плодов выделены кислоты:
яблочная
лимонная
Киви и многие другие ягоды и фрукты содержат аскорбиновую кислоту – витамин «С»

В семенах миндаля иногда встречается сильный яд – синильная кислота.
При скисании вина образуется уксусная кислота.
При работе мышц выделяется молочная кислота.

Промышленно значимые кислоты:
H2SO4 - серная
HCl - соляная
НNO3 - азотная

Получение кислот
1 способ: синтез из простых веществ
Н2+Сl2=2НСl

2 способ: получение из руды оксидов неметаллов и взаимодействие их с водой.
Пирит (серный колчедан) FeS2
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8 SO2
1 стадия : обжиг руды
пирит
Оксид железа(III)
Сернистый газ

2 стадия : окисление сернистого газа
2 SO2 + O2 = 2 SO3
t°, Pt
Сернистый газ (диоксид серы)
Оксид серы (VI) (триоксид серы)
3 стадия :взаимодействие триоксида серы с водой:
SO3 + H2O = H2SO4
Оксид серы (VI) (триоксид серы)
Серная кислота

3 способ: получение оксидов неметаллов другими способами и взаимодействие их с водой.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
аммиак
Оксид азота(II)
t°, Pt
2NO + O2 = 2NO2
Оксид азота(II)
Оксид азота(IV)
2NO2+H2O = HNO3+HNO2
Оксид азота(IV)
Азотная кислота
Азотистая кислота

Кислотные оксиды
Это такие оксиды, которым соответствуют гидроксиды-кислоты. Степень окисления элемента в оксиде и степень окисления центрального атома в кислоте совпадают!
Иногда кислотные оксиды называют ангидридами соответствующих кислот.
примеры:
SO2-сернистый ангидрид или оксид серы(IV).Cоответствующая кислота-Н2SO3(сернистая)

SO3
Серный ангидрид( оксид серы(VI))→соответствующая кислота- серная
H2SO4
+6
+6
N2O5
HNO3
+5
+5
Азотный ангидрид( оксид азота(V))→соответствующая кислота- азотная
N2O3
HNO2
+3
+3
Азотистый ангидрид( оксид азота(III))→соответствующая кислота- азотистая

Mn2O7
Марганцевый ангидрид( оксид марганца(VII))→соответствующая кислота- марганцевая
HMnO4
+7
+7
Кислотные оксиды иногда взаимодействуют с водой с образованием соответствующей кислоты :
SO3+H2O=H2SO4
Серный ангидрид
Серная кислота

Химические свойства кислот:
№1 Реакция нейтрализации
Это реакция между любой кислотой и любым основанием, ведущая к образованию соли и воды:
NiCl2 + 2NaOH= Ni(OH)2+ 2 NaCl
Хлорид
никеля
Гидроксид
натрия
Гидроксид
никеля
Хлорид
натрия
Это реакция обмена

+
=
Хлорид
никеля
Гидроксид натрия
Осадок гидроксида никеля
Внешний вид реакции

№2 Реакция с основным оксидом
Кислота вступает в реакцию с оксидом с образованием соли этой кислоты и воды:
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
Оксид меди(II)
Сульфат меди(II)
Серная кислота
Это тоже реакция обмена

№3 Реакция с солью
Сильная кислота способна вытеснить слабую кислоту из раствора ее соли.Нередко вытесненная кислота тут же разлагается.
СаСО3+2НСl=Н2СО3+СаСl2
Карбонат кальция(мел)
Угольная кислота
Н2СО3=СО2↑+Н2О
Угольная кислота(слабая, нестойкая)
Диоксид углерода(кислотный оксид)

Na2SiО3+Н2SO4=Н2SiО3↓+Na2SO4
Cиликат натрия
Кремниевая кислота (нерастворимая)
№4 Реакция с металлом
Тут надо учитывать несколько важных факторов:
№1 Природу кислоты
№2 Концентрацию кислоты
№3 Природу металла

Влияние природы металла
Нам надо воспользоваться вытеснительным рядом металлов Бекетова.
LI K Ba Ca Mg AL Mn Zn Cr Fe Co Sn Pb (H2) Cu Hg Ag Au
1
2
3
Не реагируют с разбавленными р-рами кислот , так как взаимодействуют с водой.
Это металлы группы №1
2К+2Н2О=2КОН+Н2↑

Реагируют с разбавленными р-рами кислот с выделением водорода и способны вытеснять стоящий правее в ряду Бекетова Ме из р-ра его соли.
Это металлы группы №2
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
Серная кислота
Сульфат цинка
Реагируют только с концентрированными р-рами кислот и тоже способны вытеснять стоящий правее в ряду Бекетова Ме из р-ра его соли.При этом водород не выделяется, а выделяются другие газы.
Это металлы группы №3

Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+H2O
концентрированная
Сернистый газ
Влияние концентрации кислоты
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
Сульфат магния
разбавленная
Mg+2H2SO4=MgSO4+SO2↑+2H2O
Концентрированная, горячая
Сульфат магния
Сернистый газ

Влияние природы кислоты
Запомните, дети, раз и навсегда:
Азотная кислота никогда не реагирует с металлами с выделением водорода! Это не зависит от ее концентрации!