3.5. Кислоты

Кислотами называются сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться атомами металла, а также атомов или групп атомов, называемых кислотными остатками.

По наличию кислорода в составе кислот их классифицируют на кислородсодержащие (например,HСlO₃;H₂SO₄) ибескислородные(H₂S;HCl).

Число атомов водорода, содержащихся в молекуле кислоты, определяет основность кислоты. Например,HCl– одноосновная;H₂CO₃– двухосновная.

Названия кислотобразуют от названия элемента, образующего кислоту.В случае бескислородных кислотк названию элемента (или группы элементов, например,CN– циан), образующего кислоту, добавляют суффикс «о» и слово «водород»:HF– фтороводородная кислота,H₂S– сероводородная кислота,HCN– циановодородная кислота.Названия кислородсодержащих кислотобразуют от названия кислотообразующего элемента, прибавляя окончания «-ная», «-вая», если степень его окисления соответствует номеру группы, т.е. является максимальной для этого элемента. По мере понижения степени окисления элемента, образующего кислоту, суффиксы меняются в следующем порядке: «-оватая», «-истая», «-оватистая», например: HClO₄– хлорная; HClO₃ – хлорноватая; HClO₂ – хлористая; HClO – хлорноватистая.

Если элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот, то к названию кислоты с меньшим количеством атомов кислорода добавляют приставку «мета», с наибольшим количеством – «орто» (HPO₃ – метафосфорная кислота; H₃PO₄ – ортофосфорная).

Ряд кислот имеет исторически сложившиеся названия (например, HCl– кроме систематического названия (хлороводородная) называется и по другому – соляная).

С названиями наиболее распространенных кислот можно ознакомиться в приложении 2.

В растворах кислот индикаторы (лакмус, метилоранж) окрашиваются в красный цвет.

Получить кислоты можно несколькими способами:

1. Безкислородные кислоты можно получить путем взаимодействия простых веществ с водородом, а затем растворением полученного газа в воде:

H₂+Cl₂→ 2HCl.

2. Кислородсодержащие кислоты можно получить взаимодействием ангидрида с водой: (если образующаяся кислота растворима в воде):

Cl₂O₇+H₂O= 2HClO₄

3. Действие сильной кислоты на соль с образованием летучей, малорастворимой или слабой кислоты:

NaCl+H₂SO₄ =NaHSO₄+HCl↑ (в безводных условиях).

3.6. Соли

Соли – вещества, молекулы которых состоят из основного и кислотного остатков, т.е. это гибриды, образованные при взаимодействии основания и кислоты.

При написании формулы соли основной остаток пишут слева, кислотный справа.

Соли классифицируют на средние, кислые и основные.

Средние или нормальные соли– продукты полного замещения атомов водорода в кислоте на металл или гидроксильных групп в основаниях на кислотный остаток, например:

H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2H₂O;

средняя соль

Mg(OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + H₂O.

средняя соль

Кислые соли– продукты неполного замещения атомов водорода в молекулах кислот атомами металлов. Кислые соли получаются, если количество основания недостаточно для образования средней соли, например:

H₂SO₄ + KOH _{(недостаток)} = KНSO₄ +H₂O.

кислая соль

Кислые соли образуют только многоосновные кислоты. Кислую соль переводят в среднюю действием достаточного количества соответствующего основания:

KHSO₄ + KOH = K₂SO₄ + H₂O.

средняя соль

Атомы водорода в кислоте могут быть замещены также группой атомов, играющей роль катиона, например аммонийной группой:

H₂SO₄ + 2NH₄OH = (NH₄)₂SO₄ + 2H₂O;

средняя соль

H₂SO₄ + NH₄OH = NH₄HSO₄ + H₂O

кислая соль

Основные соли– продукты неполного замещенияOH^–групп в основаниях на кислотные остатки. Основные соли образуются, если количество кислоты не достаточно для образования средней соли, например:

Mg(OH)₂ + HCl _{(недостаток)} = MgOHCl + H₂O.

Основные соли образуют только многокислотные основания. Основные соли переводят в средние действием достаточного количества соответствующей кислоты:

MgOHCl+HCl=MgCl₂ +H₂O.

Номенклатура солей. Наиболее распространена международная номенклатура, которая построена на следующих принципах. Наименование солей безкислородных кислот состоит из сочетания латинского или греческого названия элемента, образующего кислоту, с окончанием "ид" и названия металла: NaCl – хлорид натрия; CaS – сульфид кальция. Для солей, образованных металлами с переменной степенью окисления, последняя указывается в скобках, например: FeCl₃ – хлорид железа (III); FeCl₂ – хлорид железа (II).

Название солей кислородсодержащих кислотобразуется от латинского названия кислотного остатка (соответствующего латинскому названию элемента, образующего кислоту) и названия металла, например,K₃PO₄– фосфат калия. При этом в случае максимальной степени окисления кислотообразующего элемента употребляется окончание"ат", а в случае низшей степени –"ит". Например, соли азотнойHNO₃и сернойH₂SO₄ кислот называются нитратами и сульфатами, а азотистойHNO₂и сернистойH₂SO₃ соответственно – нитритами и сульфитами:CaSO₄– сульфат кальция;CaSO₃– сульфит кальция;NaNO₃– нитрат натрия;NaNO₂– нитрит натрия.

Названия кислых солейсоставляют с добавлением приставки"гидро", которая указывает на наличие незамещённых атомов водорода. Если таких атомов несколько, их число обозначают греческими числительными (ди, три и т.д). Например:K₂HPO₄ – гидрофосфат калия;KH₂PO₄дигидрофосфат калия.

Наименование основных солейвыводят из средних, применяя приставку"гидроксо", указывающую на наличие незамещенных гидроксильных групп. Если число гидроксильных групп в молекуле соли больше единицы, то их количество также указывают числительными. Так,Cr(OH)₂NO₃– дигидроксонитрат хрома;CrOH(NO₃)₂ – гидроксонитрат хрома.

Соли взаимодействуют с кислотами и основаниями с образованием новых солей в случае если в результате образуются нерастворимые продукты:

Ca₃(PO₄)₂ + H₂SO₄ → 3CaSO₄ + 2H₃PO₄.

NiSO₄ + 2NaOH → Ni(OH)₂↓ + Na₂SO₄.

Две растворимые соли могут реагировать друг с другом и давать две новые соли, одна из которых должна выделяться в виде осадка.

3CaCl₂ + 2Na₃PO₄ → Ca₃(PO₄)₂↓ + 6NaCl.

Некоторые соли разлагаются при нагревании, а если оксид неустойчив, то образуется металл:

MgCO₃ → MgO +CO₂↑; 2AgCO₃ → 4Ag +2CO₂↑ + O₂↑.

Кислые соли, как правило, термически неустойчивы. При нагревании отщепляют воду и превращаются либо в средние соли той же кислоты, либо в средние соли кислоты с большим содержанием ангидрида:

CaH(CO₃)₃ – H₂O = CaCO₃ +CO₂;

2Na₂HPO₄=H₂O→Na₄P₂O₇

Основные соли содержат гидроксогруппы, которые могут участвовать в реакции нейтрализации, поэтому они могут реагировать с кислотами, превращаясь в средние или другие основные соли с меньшим числом гидроксогрупп:

CuOHCl + HCl = CuCl₂ + H₂O;

Al(OH)₂NO₃ + HNO₃ = AlOH(NO₃)₂ + H₂O

Основные соли при нагревании могут терять воду, образуя оксосоли:

2ZnOHCl– Н₂О→Zn₂OCl₂.