Кислоти
Кислотами називаються речовини, які при електролітичній дисоціації з катіонів утворюють тільки катіони Гідрогену. Наприклад:
HCІ H+ + CІ- ; СН3СООН Н+ + СН3СОО-
Кислоти поділяються за кількістю утворених іонів Гідрогену при дисоціації; наявності у їх складі Оксигену, силі кислот ( їх ступені дисоціації) та їх окиснювальними властивостями.
Основність кислоти визначається числом утворених при дисоціації іонів Гідрогену. Поділяють кислоти на одноосновні ( НСІ, НNO3 ), двоосновні (H2SO4, H2S), триосновні (Н3РО4). Дво- і багатоосновні кислоти дисоціюють ступінчасто: Наприклад:
Н3РО4 Н++ Н2РО4-( перший ступінь);
Н2РО4- Н+ + НРО42- ( другий ступінь);
HPO42- H+ + PO4 3- ( третій ступінь);
Дисоціація проходить частіше по першому ступеню, менше - по другому і ще менше — по третьому. Тому в розчині фосфатної кислоти є молекули Н3РО4 та іони Н2РО4-, НРО42- , РО43- і Н+ .
Розрізняють кислоти оксигеновмісні ( HNO3; H2SO4 ; Н3РО4), які є гідратами відповідних оксидів, і безоксигенові ( HCІ; H2S; HCNS ).
За кількістю іонів Гідрогену, утворених при дисоціації ( ступеню дисоціації кислоти - ), розрізняють сильні кислоти – НСІ, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HCIO4 ( > 30%), слабкі кислоти - Н2СО3, Н2SO3, H2S, H2SiO3, HNO2 ( <3%) і кислоти середньої сили –Н3РО4 і т. і.
За елементом-окиснювачем розрізняють звичайні кислоти, у яких окиснювачем є іон Гідрогену і кислоти-окиснювачи, де окиснювачем є елемент, який утворює кислоту. Кислотами - окиснювачами є нітратна кислота будь-якої концентрації і сульфатна кислота концентрована. Всі інші кислоти, в тому числі і сульфатна кислота розбавлена є звичайними (простими) кислотами.
Назви кислот.
Систематичні назви кислот будуються з назв аніонів і починаються з назви катіона — «гідроген» : HNO3 — гідроген нітрат (V), гідроген триоксонітрат, H2SeO3 — дигідроген триоксоселенат.
Назви деяких аніонів: SO42- — cульфат ( тетраоксосульфат ), SO32- — (сульфіт, триоксосульфіт), РО43- — фосфат ( тетраоксофосфат), NO3- — нітрат, NO2- — нітрит, ClO2- — хлорит, СlO- — гіпохлорит, Cl- — хлорид, Br- — бромід, F- — флуорид, CN- — ціанід.
Назву кислоти можна будувати, використовуючи назву аніона замість прикметника, додаючи до нього іменник “кислота”: H2SO4— cульфатна (VІ) кислота, сульфатна кислота. Якщо оксигеновмісна кислота містить елементи у найвищому ступені окиснення, то ступінь окиснення і число атомів оксигену можна не вказувати: H2SeO4 — селенатна, HNO3 — нітратна, H2CrO4 — хроматна, H2SO4 — сульфатна кислоти.
Назви безоксигенових кислот походять від аніонів із суфіксом -ід (ид): HCl — гідроген хлорид, H2S — дігідроген сульфід, HCN — гідроген ціанід, Їх можна також називати так: HІ — іодидна кислота, H2Se — cеленідна кислота. Можно також використовувати традиційні назви, наприклад, HCl — хлороводнева кислота.
Одержання кислот.
1. Взаємодія кислотних оксидів з водою:
SO3+ H2O= H2SO4 ; P2O5+3H2O= 2H3PO4
2. Взаємодія солей з кислотами:
Na2SіО3+H2SO4= Na2SO4 + H2SіО3; 2NaCl+H2SO4= 2HCl+Na2SO4
Одержана кислота повинна бути більш слабкою, менш розчинною або більш леткою, ніж взята.
3. Взаємодія неметалів з воднем:
Н2 + Сl2 = 2HСl; H2 + S = H2S
Хімічні властивості кислот.
1. Взаємодія з металами:
а) метали, розміщенні в ряду напруг до водню, реагують з звичайними кислотами (НСl, Н2SО4 розб., H2S) і витісняють водень:
2НСl + Mg = H2 + MgCl2;
2Н+ + 2е Н2 - окиснювач
Mg -2e Mg 2+ - відновник
б) метали, розміщені у ряді напруг після водню із звичайними кислотами не реагують :
Сu
+ HCl
в) кислоти-окиснювачи (HNO3, H2SO4 конц ) реагують з більшістю металів, причому відновлюються нітроген (V) і сульфур (VI) :
Ступінь відновлення залежіть від активності металів і ступеню розбавлення ( для нітратної кислоти). Активні метали (до цинку у ряді напруг ) відновлюють нітратну кислоту до солей амонію NH4NO3, вільного азоту, N2O, а сульфатну кислоту до Н2S i S.
4Zn + 10HNO3 (розб) = 4Zn(NO3)2 + N2O +5H2O
Zn - 2e Zn2+
2N5+ + 8e 2N+
Метали середньої активності ( від цинку до свинцю ) відновлюють нітратну кислоту до N2O , NO, а сульфатну – до S та SO2. Малоактивні метали ( після водню до срібла) відновлюють HNO3 до NO i NO2, H2SO4 – до SO2 або солей Н2SO3. Благородні метали ( Аu, Pt, Pd ) не реагують з цими кислотами. З концентрованими НNO3 i H2SO4 не реагує залізо внаслідок утворення нерозчинних у цих кислотах первинних продуктах окислення, тому їх транспортують у залізних цистернах. Приклади:
Сu + 4HNO3(конц ) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Сu -2e Cu2+
N5+ + 1e N4+
3Сu + 8HNO3 ( розб.) = 3Сu(NO3)2 + 2NO + 4Н2О
Сu -2e Cu2+
N5+ + 3e N2+
Cu + 2H2SO4 (конц) CuSO4 + SO2 + 2H2O
Сu - 2e Cu2+
S6+ + 2e S4+
2. Взаємодія з основними оксидами:
СuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O; Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O
3. Взаємодія з основами ( реакція нейтралізації):
NaOH + HCl = NaCl + H2O; Cu(OH)2 + H2SO4= CuSO4 + 2H2O
4. Взаємодія з солями:
H2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2HCl; HCl+AgNO3 = HNO3 + AgCl
Основи.
Основами називають речовини, при електролітичній дисоціації яких утворюються аніони у вигляді гідроксид-іонів. Основами є гідрати основних оксидів. Загальна формула основ - Me(OH)n. Кількість гідроксильних груп дорівнює ступеню окиснення металу і визначає кислотність основи. Так, NaOH — однокислотна, Са(ОН)2 — двокислотна основа.
Багатокислотні основи дисоціюють ступінчасто:
Са(ОН)2 СаОН+ + ОН- (перший ступінь)
СаОН+ Са2+ + ОН- (другий ступінь)
Назва основ.
Назва складається з назви катіона і слова “гідроксид”.
Наприклад: КОН — калій гідроксид. Якщо елемент утворює декілька основ, то вказують ступінь його окиснення: Fe(OH)2 — ферум (ІІ) гідроксид, Fe(OH)3 — ферум (ІІІ) гідроксид.
Основи, розчинні у воді, називають лугами. Це гідроксиди лужних і лужно-земельних металів: LіОН; NaOH; КОН; RbOH; CsOH; Са(ОН)2; Sr(OH)2; Ва(ОН)2 ( три останні сполуки малорозчинні).
Одержання основ.
1. Взаємодія лужних і лужно-земельних металів з водою:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2; Ва + 2Н2О = Ва(ОН)2 + Н2
2. Взаємодія оксидів лужних і лужно-земельних металів з водою:
Na2O + H2O = 2NaOH; СаО + Н2О = Са(ОН)2
3. Взаємодія солей з лугами. Цей спосіб використовується для одержання нерозчинних в воді основ:
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4;
CuCl2 + 2KOH = Cu(OH)2 + 2KCl
Хімічні властивості основ.
1. Взаємодія з кислотою (реакція нейтралізації):
KOH + HCl = KCl + H2O; Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 +2H2O
2. Взаємодія з кислотними оксидами (ангідридами кислот):
2NaOH+CO2 = Na2CO3 + H2O; Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O
3. Взаємодія з солями:
Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 3Na2SO4 + 2Fe(OH)3
Амфотерні гідроксиди.
Гідрати амфотерних оксидів (Zn(OH)2; Al(OH)3; Cr(OH)3; Sn(OH)2 та інші) мають амфотерні властивості. При взаємодії з кислотами амфотерні гідроксиди проявляють основні властивості:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O; 2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O
Z
n(OH)2
+
2NaOH = Na2ZnO2
+
2H2O
Натрій цинкат -реакції відбуваються при . Al(OH)3 + NaOH = NaАlO2 + 2 H2O сплавленні