2.3.3. Свойства кислот

Физические свойства

Некоторые кислоты существуют в виде индивидуальных веществ. Они представляют собой бесцветные жидкости (H₂SO₄, HNO₃, HСlO₄) или белые твёрдые вещества (H₃PO₄, H₃BO₃, H₂SiO₃).

Жидкие кислоты различаются по вязкости и летучести. Кислоты с высокой вязкостью («маслянистые жидкости») – обычно нелетучи, не обладают запахом. К ним относится, например, серная кислота. Кислоты с низкой вязкостью, как правило, летучи и обладают резким «кислотным» запахом. Это, например, азотная и уксусная кислоты.

Твёрдые неорганические кислоты (обычно нелетучи и не обладают запахом.

К другой группе относятся кислоты, представляющие собой водные растворы галогеноводородов (HF, HCl, HBr, HI) или халькогеноводородов (H₂S, H₂Se, H₂Te). Такие кислоты представляют собой бесцветные жидкости с характерным запахом.

Химические свойства

В водных растворах кислоты проявляют ряд схожих химических свойств, называемых кислотными свойствами:

а) Э л е к т р о л и т и ч е с к а я д и с с о ц и а ц и я и и з м е н е н и е о к р а с к и и н д и к а т о р о в

По способности диссоциировать в водных растворах на ионы неорганические кислоты делятся на две группы:

• Сильные кислоты – HСlO₄, HBrO₄, HMnO₄, H₂SO₄, H₂SeO₄, HNO₃, HClO₃, HBrO₃, HIO₃. В водных растворах они диссоциируют практически полностью и необратимо:

HСlO₄ → H⁺ + СlO₄^–; H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄^2–.

• Слабые кислоты – HClO, HBrO, HIO, HClO₂, H₂SO₃, H₂СO₃, H₂SiO₃, H₃PO₄, H₃BO₃. В водных растворах они диссоциируют частично и обратимо. При этом диссоциация многоосновных кислот протекает ступенчато, например:

H₃PO₄ ↔ H⁺ + H₂PO₄^–; H₂PO₄^– ↔ H⁺ + HPO₄^2–; HPO₄^2– ↔ H⁺ + PO₄^3–;

Поскольку в водных растворах всех кислот содержатся ионы водорода H⁺, они изменяют окраску индикаторов: лакмуса – с фиолетового на красный; метилоранжа – с оранжевого на красный; бесцветный фенолфталеин в присутствии кислот не изменяет свою окраску.

б) В з а и м о д е й с т в и е с м е т а л л а м и

В водных растворах многие кислоты реагируют с металлами, расположенными в ряду активности левее Н₂ (например, Mg, Al, Zn, Fe). В результате этих реакций образуются сложные вещества – соли и выделяется газообразное простое вещество – водород:

кислота

+

металл

=

СОЛЬ

+

ВОдород

В такие реакции вступают как бескислородные (HCl, HBr), так и кислородсодержащие (H₂SO₄, H₃PO₄) кислоты, например:

2HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂↑; H₂SO₄ + Mg = MgSO₄ + H₂↑;

хлорово- цинк хлорид водород серная магний сульфат водород

дородная цинка кислота магния

кислота

6HBr + 2Al = 2AlBrl₃ + 3H₂↑; H₂SO₄ + Fe = FeSO₄ + H₂↑.

бромо- алюми- бромид водород серная железо сульфат водород

дородная ний алюминия кислота железа(II)

кислота

Реакции этого типа относятся к реакциям замещения: атомы металлов замещают (вытесняют) атомы водорода из молекул кислот.

Следует помнить, что металлы, расположенные в ряду активности правее Н₂ (Сu, Ag, Hg и др.) с указанными кислотами в водных растворах не реагируют.

в) Р е а к ц и и с о с н о в н ы м и о к с и д а м и

Кислоты реагируют с основными оксидами, образуя соли и воду:

кислота

+

ОСНОВНЫЙ ОКСИД

=

СОЛЬ

+

ВОДА

Следует помнить, что в образующейся соли степень окисления металла такая же, как в исходном оксиде. Примеры реакций:

2+=+H₂O;

хлорово- оксид хлорид вода

дородная магния магния

кислота

+ =+H₂O;

серная оксид сульфат вода.

кислота натрия натрия

Эти реакции относятся к реакциям обмена, поскольку в процессе взаимодействия исходные сложные вещества обмениваются своими составными частями.

г) В з а и м о д е й с т в и е с о с н о в а н и я м и

Кислоты реагируют с основаниями по общей схеме:

кислота

+

ОСНОВание

=

СОЛЬ

+

ВОДА

Кислоты реагируют как с нерастворимыми, так и с растворимыми основаниями, например:

2+=+2H₂O;

азотная гидроксид нитрат вода

кислота меди(II) меди(II)

+ 2=+2H₂O;

серная гидроксид сульфат вода

кислота калия калия

Реакции этого типа, как и предыдущего, относятся к реакциям обмена.

г) В з а и м о д е й с т в и е с с о л я м и

Ещё один класс сложных веществ, с которыми кислоты могут вступать в химическое взаимодействие, – соли. Реакции этого типа идут согласно общей схемы:

кислота

+

соль

=

новая кислота

+

новая соль

Однако сразу заметим, что кислота реагирует в растворе с солью лишь в том случае, если в результате реакции выделяется газ (↑) или образуется нерастворимое вещество, выпадающее в осадок (↓). Примеры таких реакций:

2+=↑ + 2;

хлоро- сульфид серо- хлорид

водородная калия водород калия

кислота

+ = 2+↓.

серная хлорид хлоро- сульфат

кислота бария водородная бария

кислота

Очевидно, что реакции этого типа, как и двух предыдущих, относятся к реакциям обмена.

д) Р а з л о ж е н и е к и с л о т н а к и с л о т н ы е о к с и д ы и в о д у

Известно несколько кислот, которые достаточно легко разлагаются на соответствующий кислотный оксид и воду. К таким кислотам, называющимся неустойчивыми, относятся, например, угольная (H₂CO₃), сернистая (H₂SO₃) и кремниевая (H₂SiO₃) кислоты. Особенно неустойчива угольная кислота: она разлагается на кислотный оксид CO₂ и воду уже при комнатной температуре:

H₂CO₃ = CO₂ + H₂O.

угольная оксид вода

кислота углерода(IV)

По этой причине угольная кислота, образующаяся в результате реакций обмена, сразу же разлагается на указанные вещества, например:

CO₂ ↑ (оксид углерода(IV)

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂CO₃

карбонат хлоро- хлорид угольная H₂O (вода).

кальция водородная кальция кислота

кислота

Сернистая и кремниевая кислоты разлагаются на кислотные оксиды и воду при нагревании:

H₂SO₃ SO₂ + H₂O; H₂SiO₃ SiO₂ + H₂O.

сернистая оксид кремниевая оксид

кислота серы(IV) кислота кремния(IV)