Кисло́ти, у класичному визначенні — електроліти, які при розчиненні в йонізуючому розчиннику (наприклад, у воді), дисоціюють з утворенням іонів водню (або протона Н+), таким чином знижуючи кислотність розчину до величини менше ніж pH 7,0.
Загальний опис
У сучасній хімії зазвичай використовується інше, хоча й подібне визначення Бренстеда і Лоурі, за яким кислоти означаються як хімічні сполуки, що є донорами протонів і приймають електрони для утворення іонних зв'язків. Кислоти вступають у реакції з основами, утворюючи солі, а також діють як розчинники. Сильні кислоти корозійні, розбавлені кислоти мають кислий або гострий смак, хоча в деяких органічних кислотах цей смак частково схований за іншими смаковими характеристиками.
Прикладами дисоціації кислот у водному розчині з утворенням Н+ є такі:
Атоми водню, що входять до складу молекул кислот і можуть відщеплюватись від молекул кислот при їх дисоціації у вигляді катіонів водню Н+, називаються кислотними атомами водню. Кислотні атоми водню в молекулах кислот можуть заміщатися атомами металів (або металоподібних груп, як NH4) з утворенням солей.
Атоми або групи атомів, що сполучені з кислотними атомами водню в молекулах кислот, називаються кислотними залишками. Так, атом хлору в хлоридній кислоті (точніше, аніон хлору Cl-) називається кислотним залишком хлоридної кислоти, група атомів NO3 в нітратній кислоті (точніше аніон NO-
3) є кислотним залишком нітратної кислоти, а група атомів SO4 (точніше аніон SO2-
4) — в сульфатній кислоті.
Оксигеновмісні та безоксигенові кислоти
Залежно від того, входить кисень до складу кислотного залишку чи не входить, кислоти поділяються на кисневі і безкисневі.
До найбільш вживаних кисневих кислот належать сульфатна (сірчана) кислота H2SO4, нітратна (азотна) кислота HNO3 і фосфатна (фосфорна) кислота H3PO4.
Кисневі кислоти можна розглядати також як гідроксиди (найчастіше неповні, або оксиди-гідроксиди) кислотних оксидів, тобто як продукти приєднання води до кислотних оксидів (ангідридів). їх зображають такою загальною формулою: n RxOy • m Н2О, де x і y залежать від валентності кислотоутворюючого елементу, а n і m — від типу кислоти. Наприклад:
Однак гідроксидами (чи оксидами-гідроксидами) кислоти звичайно не називають, а терміном гідроксид користуються тільки для назв основ (гідроксидів металів) і амфотерних гідроксидів. Прикладом найбільш вживаних безкисневих кислот можуть бути хлоридна (хлороводнева, або соляна) кислота HCl, бромідна кислота HBr, сульфідна (сірководнева) Н2S і інші кислоти.
Основність кислот
Залежно від кількості кислотних атомів водню молекули кислот поділяються на одноосновні, двоосновні, триосновні тощо. Наприклад, хлоридна кислота HCl — одноосновна, сульфатна кислота H2SO4 — двоосновна, фосфатна кислота H3PO4 — триосновна тощо.
Структурні формули
При складанні структурних формул кислот слід мати на увазі, що кислотні атоми водню в молекулах кисневих кислот зв'язані не безпосередньо з атомом кислотоутворюючого елементу, а через кисень. Це треба пам'ятати, бо є чимало кислот, основність яких не збігається з кількістю атомів водню у складі їх молекул. Так, до складу ацетатної кислоти (оцтової кислоти) входять чотири атоми водню, хоч вона одноосновна. Останнє пояснюється тим, що в молекулі цієї кислоти тільки один атом водню сполучений з атомом вуглецю через кисень, а три атоми зв'язані безпосередньо з атомом вуглецю. Тому при дисоціації молекула ацетатної кислоти відщеплює лише один катіон водню, який може заміщатися катіоном металу з утворенням солі:
На відміну від кисневих, у молекулах безкисневих кислот кислотні атоми водню зв'язані безпосередньо з атомами кислотоутворюючого елементу. Зазвичай кислотоутворюючий елемент належить до галогенів чи халькогенів, але можливі галогензамінні групи (HCN — синильна кислота). Для прикладу наведемо структурні формули деяких кислот:
Н2S Н2SO4 H3PO4 СН3СООН
Н—О О Н—О Н О H- S \ // \ | // | S Н—О—Р → О Н—С—С H / \\ / | \ H—O O H—O H O—H Сульфідна кислота Сульфатна кислота Фосфатна кислота Ацетатна кислота
Номенклатура
Назви кислот найкраще виводити від міжнародних назв кислотних залишків. При цьому для кисневих кислот у випадку проявлення кислотоутворюючим елементом найвищої можливої валентності назва кислоти має закінчення -атна, наприклад:
Якщо ж кислотоутворюючий елемент проявляє в молекулі даної кислоти нижчу позитивну валентність, то назва кислоти має закінчення -итна або -ітна. Наприклад:
Назви безкисневих кислот у таких випадках мають закінчення -идна або -ідна. Наприклад:
Властивості
Деякі кислоти при звичайних умовах являють собою рідини, наприклад нітратна HNO3 і сульфатна Н2SO4 кислоти, а деякі — тверді речовини, як фосфатна кислота Н3РО4, боратна Н3ВО3 і ін. Більшість кислот добре розчиняється у воді, але деякі практично не розчиняються (наприклад, силікатна кислота H2SiO3). Водні розчини кислот відзначаються кислим смаком, руйнують рослинні і тваринні тканини і змінюють забарвлення індикаторів, зокрема забарвлюють лакмус у червоний колір. Ці спільні властивості усіх кислот обумовлюються наявністю в їх розчинах іонів водню.
Хімічні властивості кислот визначаються їх відношенням до основ і основних оксидів. Найхарактернішою властивістю їх є здатність вступати з основами в реакції нейтралізації.
Наприклад:
З основними і амфотерними оксидами кислоти теж утворюють солі:
Крім того, кислоти взаємодіють і з активними металами (що стоять в електрохімічному ряду напружень лівіше від водню) з утворенням солі і виділенням водню (з нітратної кислоти водень не виділяється). Наприклад:
Одержання
Кислоти, як і основи, можна добувати різними способами.
1. Безпосереднім сполученням ангідридів з водою:
Цим способом можна одержувати кислоти тільки в тому випадку, коли ангідрид безпосередньо взаємодіє з водою. При цьому слід мати на увазі, що при одержанні деяких кислот залежно від умов одна молекула ангідриду може реагувати з одною, двома і більше молекулами води. Внаслідок цього молекула утворюваної кислоти може містити різну кількість атомів водню і кисню, хоч валентність кислотоутворюючого елементу залишається тою ж самою. Якщо кислота утворюється внаслідок взаємодії одної молекули ангідриду з одною молекулою води, то до назви кислоти додається префікс мета-, а коли на одну молекулу ангідриду припадає дві або три молекули води, то додається префікс орто-.
Наприклад:
2. Взаємодією кислот з солями. Цим способом можна користуватися тоді, коли одержувана кислота є леткою або нерозчинною. Наприклад:
3. Безкисневі кислоти можна одержувати як їх витісненням з солей іншими кислотами, так і безпосереднім сполученням елементів з наступним розчиненням одержуваних кислот у воді.
Наприклад:
В техніці для добування хлоридної кислоти користуються останнім способом.
Див. також
Джерела
- Деркач Ф. А. Хімія. — Львів : Львівський університет, 1968. — 312 с.
- Глосарій термінів з хімії / уклад. Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Дон. : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
Посилання
- Кислоти [ 20 Квітня 2016 у Wayback Machine.] // ЕСУ