3.4. Физические и химические свойства кислот

Агрегатное состояние кислот при обычных условиях может быть жидким (H₂SO₄, HNO₃) или твердым (нерастворимые H₂SiO₃, H₃BO₃ или растворимая Н₃РО₄). Некоторые кислоты существуют только в водном растворе – HCl, H₂S, H₂CO₃, H₂SO₃. Их получают растворением соответствующих газов (HCl, H₂S, CO₂, SO₂) в воде.

Химические свойства кислот можно разделить на две группы:

- общие свойства, связанные с наличием в растворах кислот катиона Н⁺ (иона гидроксония H₃O⁺);

- специфические свойства (характерные для конкретных кислот).

3.4.1. Общие свойства кислот

1. Кислоты имеют кислый вкус и способны изменять окраску индикаторов (лакмуса и метилового оранжевого в красный цвет);

2. Кислоты взаимодействуют с основаниями (реакция нейтрализации). Сущность этой реакции заключается в соединении катионов водорода кислоты (Н⁺) с гидроксид-ионами основания (ОН^) с образованием малодиссоциирующих молекул воды:

H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2H₂O

2HNO₃ + Mg(OH)₂ = Mg(NO₃)₂ +2H₂O

2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ = Ca₃(PO₄)₂ + 6 H₂O

Для реакций нейтрализации достаточно, чтобы хотя бы одно из реагирующих веществ было растворимо в воде. Поскольку практически все кислоты растворимы в воде, они вступают в реакции нейтрализации не только с растворимыми, но и с нерастворимыми основаниями. Исключением является кремниевая кислота, которая плохо растворима воде и поэтому может реагировать только с растворимыми основаниями – щелочами – такими как NaOH и KOH:

H₂SiO₃ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + 2H₂O

3. Кислоты взаимодействуют с основными и амфотерными оксидами, с образованием соли и воды:

H₂SO₄ + MgO = MgSO₄ + H₂O

6HCl + Al₂O₃ = 2AlCl₃ + 3H₂O

2H₃PO₄ + Fe₂O₃ = 2FePO₄ + 3H₂O

4. Кислоты взаимодействуют с солями, при этом образуются новые кислоты (иногда их ангидриды) и новые соли. Реакции протекают при определенных условиях. Более сильные кислоты (H₂SO₄, HCl, HNO₃ и др.) вытесняют в процессе взаимодействия с солями более слабые кислоты (Н₃РО₄, H₂SO₃, HNO₂, H₂CO₃, H₂S и др.):

3H₂SO₄ + 2Na₃PO₄ = 3Na₂SO₄ + 2H₃PO₄

Реакция также возможна, если в результате образуется осадок или выделяется газ:

CO₂

CaCO₃ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂CO₃ H₂O

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S

K₂SiO₃ + 2HCl = 2KCl + H₂SiO₃

Летучие кислоты могут быть вытеснены из солей менее летучими кислотами, например: нелетучая серная кислота может вытеснить более летучую хлороводородную:

NaCl (тв) + H₂SO₄ (конц.) = NaHSO₄ + HCl

Такая реакция идет при особых условиях: соль берется в кристаллическом виде, а серная кислота – концентрированная.

5. Кислоты могут реагировать с основными, а иногда и кислыми солями:

CoOHCl + HCl = CoCl₂ + H₂O

(CuOH)₂CO₃ + 4HBr = 2CuBr₂ + CO₂ + 3H₂O

Mg(HCO₃)₂ + 2HCl = MgCl₂ + 2CO₂ + 2H₂O

2KHSO₃ + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2SO₂ + 2H₂O

6. Разбавленные кислоты, у которых окислителем является ион Н⁺ (кроме HNO₃), реагируют с металлами, которые:

- в ряду стандартных электродных потенциалов расположены до водорода;

- образуют с этими кислотами растворимые соли, т.е. на поверхности этих металлов не образуется защитная солевая пленка; в результате реакции образуются растворимые соли и выделяется водород, причем металл окисляется до низшей, устойчивой в водной среде степени окисления (например, железо – до Fe⁺²):

2HCl (разб.) + Fe = FeCl₂ + H₂

H₂SO₄ (разб.) + Zn = ZnSO₄ + H₂

H₂SO₄ (разб.) + Cu  (так как Cu стоит после Н₂)

HCl (разб.) + Pb  (так как PbCl₂ нерастворим в воде)