2.3. Кислоты

Кислотами называются вещества, при электролитической диссоциации которых в водных растворах в качестве катионов образуются только катионы водорода H⁺ и никаких других катионов не образуется.

Анионы, образующиеся при диссоциации кислот, называются кислотными остатками.

Диссоциация многих кислот протекает необратимо; в этом случае в схеме диссоциации ставится знак равенства. Но ряд кислот диссоциирует обратимо; в этом случае в схеме диссоциации ставится знак обратимости

HCl = H⁺ + Cl^– – кислотный остаток хлорид-анион

HNO₃ = H⁺ + NO₃^– – кислотный остаток нитрат-анион

HСN D H⁺ + СN^– – кислотный остаток цианид-анион

2.3.1. Классификация кислот

Кислоты классифицируются по составу кислотного остатка (по содержанию в них кислорода), количеству катионов водорода в одном моле кислоты (которые могут замещаться атомами металлов), по растворимости в воде и по силе.

По составу кислотного остатка кислоты подразделяются на бескислородные (HF, HCl, HBr, HI, H₂S, HCN и т.д.) и кислородосодержащие (HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, H₃PO₄, H₂SiO₃ и т.д.)

По количеству катионов водорода кислоты подразделяются на одноосновные (HCl, HNO₃, HClO₃), двухосновные (H₂S, H₂SO₄, H₂CO₃) и многоосновные (H₃PO₄, H₄SiO₃, H₆TeO₆).

У большинства кислот их основность равна числу атомов водорода в молекуле. Но встречаются кислоты, в которых основность меньше числа атомов водорода. Например, в молекуле фосфорной кислоты H₃PO₄ содержится три атома водорода и её основность её равна трём, т.к. при диссоциации из одной молекулы образуются три катиона водорода:

H₃PO₄ D 3H⁺ + PO₄^3–

В молекуле фосфористой кислоты H₃PO₃ содержится также три атома водорода, но основность её равна двум, так как при диссоциации образуются не три, а только два катиона водорода:

H₃PO₃ D 2H⁺ + HPO₃^2-

Третий пример – фосфорноватистая кислота H₃PO₂, которая, несмотря на наличие трёх атомов водорода в её молекуле, является одноосновной. Её диссоциация в воде идёт с образованием только одного катиона водорода по схеме:

H₃PO₂ D H⁺ + H₂PO₂^–

Различие основности этих кислот объясняется тем, что в молекуле H₃PO₄ атомы водорода по своим химическим связям с другими атомами равноценны – каждый из них соединен с атомом кислорода. В молекулах H₃PO₃ и H₃PO₂ атомы водорода по химическим связям с другими атомами не равноценны: в первой из них два атома соединены с атомами кислорода, а один – с атомом фосфора, а во второй только один атом водорода соединяется с атомом кислорода, а два – с атомом фосфора. Это различие хорошо видно при сравнении структурных формул кислот.

Ортофосфорная H3PO4	Фосфоритая H3PO3	Фосфорноватистая H3PO2

При диссоциации молекул происходит разрыв полярных связей H–O, а практически неполярная связь Р–Н не разрывается. Поэтому H₃PO₄ – трёхосновная кислота, H₃PO₃ – двухосновная, а H₃PO₂ – одноосновная.

Следует иметь в виду, что заряд кислотного остатка – аниона, образующегося при диссоциации кислоты, равен основности этой кислоты.

Многие свойства кислот определяются концентрацией катионов водорода в их растворах, которая зависит от полноты диссоциации молекул. Кислоты, диссоциирующие практически нацело, называются сильными, а кислоты, диссоциирующие обратимо, – слабыми. Наиболее распространённые сильные кислоты – это HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, а наиболее часто встречающиеся слабые кислоты – это HNO₂, H₂SO₃, H₂S, HClO, HCN и органическая уксусная кислота CH₃COOH.

Принято считать, что все кислоты – растворимые в воде соединения. Действительно, растворимых кислот большинство, но встречаются и малорастворимые кислоты, например H₂SiO₃, H₂SnO₃, H₃BO₃.