3.2. Графические формулы кислот

В молекулах бескислородных кислот атомы водорода непосредственно связаны с атомами элемента, образующего кислоту, например:

HCl H₂S

H – Cl Н – S – Н

В кислородсодержащих кислотах атомы водорода, определяющие основность кислоты, связаны с атомом кислотообразующего элемента (центральным атомом) через атом кислорода, например:

Н4SiO4

Если атомов кислорода в молекуле кислоты содержится больше атомов кислорода, чем водорода, то избыточные атомы кислорода соединяются непосредственно с центральным атомом, который расходует при этом две единицы валентности на каждый атом кислорода (т.е. образуется кратная связь), например:

HNO3	H2SO4	H3PO4

Если в состав молекулы кислоты входят два атома кислотообразующего элемента, то эти атомы соединяются друг с другом через атом кислорода, а остальные атомы кислорода и водорода распределяются поровну между обоими центральными атомами, например:

H2Cr2O7	H4P2O7

3.3. Номенклатура кислот

Современные систематические названия веществ с кислотной функцией отражают состав кислот и степень окисления центрального атома и строятся по принципу номенклатуры комплексных соединений, например:

H[AuCl₄] – тетрахлороаурат (III) водорода;

H₂[PtCl₆] – гексахлороплатинат (IV) водорода;

H₂Cr₂O₇ – гептаоксодихромат (VI) водорода;

H₅IO₆ – гексаоксоиодат (VII) водорода;

HNO₃ – триоксонитрат (V) водорода;

Н₂СО₃ – триоксокарбонат (IV) водорода.

Однако систематические названия рационально применять для малораспространенных или сложных по составу кислот.

Широко известные кислоты имеют традиционные названия, которые складываются из двух слов: собственно названия кислоты, выраженного прилагательным, и группового слова «кислота».

Названия кислородсодержащих кислот производят от русского названия кислотообразующего элемента. Если степень окисления кислотообразующего элемента высшая и соответствует номеру группы в периодической системе элементов Д.И. Менделеева, то в названии кислот используют суффикс -н- или -ов-, например:

– марганцовая кислота;

– хлорная;

– серная;

Н₂МоО₄ – молибденовая;

₊₅

HNO₃ – азотная;

Н₂ZnO₂ – цинковая.

Исключение составляют кислоты, в названиях которых высшая степень окисления кислотообразующего элемента не соответствует номеру группы, например: – золотая, – железная (Au – элемент I группы, Fe – элемент VIII группы).

В названиях кислот, образованных элементами IV–VI групп, если кислотообразующий элемент имеет более низкую положительную степень окисления, используют суффикс -ист-, например:

– сернистая;

– азотистая;

– оловянистая.

В названиях кислот, образованных галогенами VII группы (кроме фтора), используют следующие суффиксы по мере понижения степени окисления неметалла: -н- – для степени окисления; +7, -новат- – для степени окисления +5; -ист- – для степени окисления +3 и -новатист- – для степени окисления +1, например:

– хлорная; – хлорноватая; – хлористая; – хлорноватистая;

– йодная; – йодноватая; – йодистая; – йодноватистая.

Для кислот, содержащих более одного атома кислотообразующего элемента, в названии добавляется приставка, указывающая количество этих атомов, например:

– двухромовая;

– двусерная;

– тетраборная.

Названия бескислородных кислот производятся от русского названия неметалла с прибавлением соединительной гласной «о» и слова «водородная», например:

HF – фтороводородная кислота;

HCl – хлороводородная кислота;

HBr – бромоводородная кислота;

HI – йодоводородная кислота;

H₂S – сероводородная кислота.

Водный раствор циановодорода HCN рассматривают как бескислородную кислоту и называют циановодородной кислотой.

Для некоторых кислот употребляют также исторически сложившиеся названия, не связанные с какой – либо строгой системой, например:

HCl – соляная кислота;

HF – плавиковая кислота;

HCN – синильная икслота;

HSCN – родановодородная кислота.

Кислоты, содержащие в своем составе группировку атомов – О – О –, рассматриваются как производные пероксида водорода (Н – О – О – Н), и название их образуют с помощью приставки пероксо-, например: H₂S₂O₈ – пероксодисерная, HVO₄ – пероксованадиевая, строение молекул которых можно представить формулами:

Формулы кислот можно составить исходя из соответствующих ангидридов.

Ангидриды – это оксиды, соответствующие кислородсодержащим кислотам. Соотношение между ангидридом и кислотой можно выразить следующей схемой:

Ангидрид Кислота

Степень окисления элемента в ангидриде и соответствующей ему кислоте одна и та же, поэтому формулу ангидрида легко установить по степени окисления этого элемента в кислоте. Так, в случае серной кислоты степень окисления серы +6, формула серного ангидрида – .

Для того чтобы из формулы ангидрида получить формулу кислоты, следует (теоретически) к ангидриду прибавить воду. При этом, в зависимости от соотношения числа молекул ангидрида и воды, можно получить формулы разных кислот. Так, прибавляя к фосфорному ангидриду (Р₂О₅) одну, две или три молекулы воды, получим соответствующие фосфорные кислоты:

Р₂О₅ + Н₂О = 2НРО₃

Р₂О₅ + 2Н₂О = Н₄Р₂О₇

Р₂О₅ + 3Н₂О = 2Н₃РО₄

Все три кислоты устойчивы и реально существуют. Однако часто нельзя предсказать, какие именно из полученных таким образом формул отвечают реальным устойчивым веществам. Например, в случае азотного ангидрида (N₂O₅) устойчивой оказывается только одна форма кислоты – HNO₃ (азотная кислота).

Если одному ангидриду соответствует несколько кислот, то перед названием кислоты, в которой количество воды наибольшее, ставится приставка орто-, а перед названием кислоты с наименьшим количеством воды – приставка мета-. Перед названиями кислот, полученных путем частичного обезвоживания ортокислот, ставят приставку пиро-, например:

Н₃РО₄ – ортофосфорная кислота;

НРО₃ – метафосфорная кислота;

Н₄Р₂О₇ – пирофосфорная (или двуфосфорная) кислота.

Последнюю получают путем частичного обезвоживания ортофосфорной кислоты:

2Н₃РО₄ Н₄Р₂О₇ + Н₂О

Кислородсодержащие кислоты элементов VI и VII групп, как правило, образуются из оксидов таким образом, что количество атомов водорода в составе молекул (или количество присоединенных молекул воды) будет наименьшим:

Cl₂O₇ + H₂O = 2HClO₄

Cl₂O₃ + H₂O = 2HClO₂

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

TeO₂ + H₂O = H₂TeO₃

Для элементов III, IV и V групп в соответствующих степенях окисления возможны соединения двух видов: H₃BO₃, H₃AlO₃, H₄SiO₄, H₃AsO₃ – ортопроизводные и HBO₂, HAlO₂, H₂SiO₃, HAsO₂ – метапроизводные. В ортопроизводных число атомов кислорода в молекуле равно числу атомов водорода и численно равно степени окисления центрального атома. Исключение составляют кислоты элементов V группы общей формулы Н₃ЭО₄, которые считаются ортогидроксидами и называются ортофосфорной Н₃РО₄, ортомышьяковой H₃AsO₄ и т.д.

Кислоты, образованные углеродом и азотом, встречаются только в метаформе. В их названиях приставка мета- не употребляется.