2.2.3. Кислоти

За теорією електролітичної дисоціації Арреніуса кислоти - це сполуки, що складаються з кислотного залишку і йонів гідрогену, здатних заміщуватись на метал (у розчині дисоціюють з утворенням катіонів тільки гідрогену). Кількість таких йонів гідрогену визначає основність кислоти: НС1, HNO₃ – одноосновні, H₂SO₄, H₂CO₃ - двоосновні, Н₃РО₄- триосновна і т.д. Кислоти, до складу яких входять атоми оксигену, називають кисневими, якщо атоми оксигену відсутні - безкисневими.

Назви безкисневих кислот походять від назв елементів, що їх утворюють, або від міжнародних назв кислотних залишків з закінченням -на: НС1 - хлороводнева або хлоридна (тривіальна назва - соляна), H₂S - сірководнева або сульфідна, HF - флуороводнева або фторидна (тривіальна назва - плавикова).

Згідно з правилами IUPAC назви кисневих кислот також походять під міжнародних назв відповідних кислотних залишків з додаванням закін­чення -на: НС1О₄ - хлоратна; H₂SO₄ -сульфатна; H₂SO₃ -сульфітна; HNO₃, -нітратна; HNO₂ -нітритна і т.д. Однак в хімічній літературі та побуті на сьогоднішній день ще досить часто зустрічаються загальновживані раніше назви кисневих кислот. Основу цих назв складають найменування централь­ного атома - елемента, навкруг якого розміщені атоми оксигену і гідроге­ну. Причому, якщо ступінь окиснення цього елемента відповідає номеру групи, в якій він знаходиться, назва кислоти має закінчення -на (-ва), якщо ступінь окиснення менший від номера групи, закінчення -иста.

- хлорна - сірчана - ванадієва

- хлориста - сірчиста - азотиста

Але є кислоти, утворені одним і тим же елементом з однаковим ступе­нем окиснення, але до їх складу входить різна кількість атомів гідрогену і оксигену. Тоді там, де цих атомів менше, до назви кислоти додають префікс "мета", а де найбільше - "орто": H₂SiO₃ - метасилікатна (метакремнієва), H₄SiO₄ - ортосилікатна (ортокремнієва).

В графічних формулах безкисневих кислот атоми гідрогену зв'язані без­посередньо з атомом елемента, який утворив кислоту: Н-С1, H-S-H, H-F, а в кисневих кислотах атоми гідрогену, що визначають основність кислоти, сполучають з атомами оксигену, які в свою чергу з'єднують з центральним атомом:

Хімічні властивості кислот зумовлені йонами гідрогену (точніше - гідроксонію Н₃О⁺), що утворюються при розчиненні й дисоціації кислот у воді. Ці ж йони зумовлюють кислий смак розчину і забарвлення індика­тора в характерний колір. Оскільки атоми гідрогену зв'язані з кислотним залишком досить міцним ковалентним зв'язком, на йони дисоціюють не всі молекули кислоти, а процес дисоціації - оборотний.

При взаємодії кислот з основами та оксидами (основними й амфотер­ними) обов'язковими продуктами реакцій є сіль і вода. Кислоти взаємодіють також з солями. Такі реакції протікають з ут­воренням малорозчинних або летких продуктів, а також коли більш силь­на кислота витискує більш слабку:

H₂S + Pb(NO₃)₂ = 2HNO₃ + PbS↓

2HNO₃ + СаСО₃ = Са(NO₃)₂ + Н₂О+СО₂↑

HCl + CH₃COONa= NaCl+CH₃COOH

Важливою властивістю кислот є їх взаємодія з металами. Характер взаємодії залежить від активності металу і температури, а для деяких кислот – визначається їх особливою окисною функцією. Активні метали, що в ряді стандартних електродних потенціалів стоять до водню, витискують його з кислот:

2A1 + 3H₂S0₄ = A1₂(S0₄)₃ + 3H₂↑

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂↑

Малоактивні ж метали, що стоять після водню, з кислотами, як прави­ло, не взаємодіють за винятком азотної та концентрованої сірчаної кис­лот, які реагують як з активними, так і деякими неактивними металами, але виділяється при цьому не водень, а продукти відновлення нітрогену(азоту) чи сульфуру(сірки):

Cu (Zn та ін.) + 4HNO₃ = Сu(NО₃)₂ + 2NО₂ + 2Н₂О

Си + 2H₂SO₄(к.) = CuSO₄ + S0₂ + 2Н₂О

Більшість кисневих кислот одержують взаємодією кислотних оксидів з водою. Кислоти, ангідриди яких з водою не реагують, добува­ють із відповідних солей за реакціями обміну:

Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃↓

(NH₄)₂MoQ₄ + 2HNO₃ = 2NH₄N0₃ + H₂MoO₄↓

Так можна одержувати й інші кислоти, однак слід пам'ятати, що такі реакції протікають тільки тоді, коли виділяються газоподібні, малорозчинні чи малодисоційовані речовини.

2.3. Солі

Солі визначають або як продукт заміщення атомів гідрогену кислоти на метал, або як продукт нейтралізації кислоти основою. Як правило, це йонні сполуки, які при розчиненні у воді легко дисоціюють на катіони (ме­талу, амонію) і аніони кислотного залишку. Розрізняють солі середні, кислі, основні, комплексні та деякі інші.

Середні солі - це продукт повної нейтралізації кислоти основою:

Н₃РО₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + ЗН₂О

Кислі солі - продукт неповної нейтралізації багатоосновної кислоти основою:

Н₃Р0₄ +2NaOH=Na₂HP0₄ +2Н₂О H₃P0₄+NaOH=NaH₂P0₄ + H₂0

Основні солі - продукт неповної нейтралізації багатокислотної основи кислотою:

Mg(OH)₂ + HCl = MgOHCl + H₂0

Комплексні солі - численний клас сполук, до складу яких входять комплексні йони, утворені за донорно-акцепторним механізмом зв'язку:

Na[Al(OH)₄]; K₃[Fe(CN)₆]; [Cu(NH₃)₄]SO₄

Номенклатура солей включає назви катіона і кислотного залишку. Спо­чатку називають кислотний залишок, причому слід давати його міжнарод­ну назву, а потім катіон в родовому відмінку із ступенем окиснення в разі потреби:

АІСІ₃ -хлорид алюмінію Са₃(РО₄)₂ - ортофосфат кальцію Na₂S - сульфід натрію NaPO₃ - метафосфат натрію Li₂SO₃ - сульфіт літію Ва(АІО₂)₂ - метаалюмінат барію FeSO₄ -сульфатферуму(ІІ) КMnО₄ - манганат(VІІ) калію Cr(NO₃)₃-нітрат хрому (III) Ag₂CrO₄ - хромат аргентуму NH₄NO₂ -нітрит амонію К[АІ(ОН)₄] - тетрагідроксоалюмінат калію

В кислих солях до назви кислотного залишку включають початок най­менування гідрогену - "гідро", а в основних - назву гідроксильної групи "гідроксо":

Mg(HCO₃)₂ - гідрокарбонат магнію КН₂РО₄- дигідрофосфат калію (СиОН)₂СО₃-гідроксокарбонат міді(II); АІ(ОН)₂СІ–дигідроксохлорид алюмінію

Найважливіші реакції утворення солей були розглянуті при вивченні оксидів, кислот і основ. Перегляньте ще раз цей матеріал і випишіть рівняння відповідних реакцій. Допо­може вам в цьому й схема генетичного зв'язку між класами неорганічних сполук (рис.2.2).

З хімічних властивостей найбільш характерні реакції взаємодії солей з металами і неметалами, кислотами і лугами, з водою та іншими солями, а також розклад солей при нагріванні:

1) Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu

2AgNO₃+Cu=Cu(N0₃)₂ + 2Ag

2) 2KBr + CI₂ = 2KCI + Br₂

2KI + Br₂ = 2KBr + H₂

Рис.2.2. Генетичний зв'язок між класами неорганічних сполук

3) Na₂CO₃ + 2СН₃СООН =2CH₃COONa + H₂O + CO₂

Ca₃(P0₄)₂ + 2H₂S0₄ = 2CaS0₄ + Ca(H_zPO₄)₂

4) K₂CO₃ + Ba(OH)₂ = BaCO₃↓ + 2KOH

FeCl₃ + 3KOH = 3KC1 + Fe(OH)₃

5) Pb(NO₃)₂ + K₂S = 2KNO₃ + PbS↓

AgNO₃ + KI = KNO₃ +AgI↓

6) 2NaHCO₃ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

4KC1O₃ KC1 + 3KC1O₄

7) CuSO₄ + 5H₂O = CuSO₄·5H₂O - утворення кристалогідратів

8) K₂SO₃ + H₂O ↔ KHSO₃ + KOH - гідроліз

ZnCl₂ + H₂O ↔ ZnOHCl + HCl

CH₃COONH₄ + H₂O ↔CH₃COOH + NH₄OH