§8.3 Кислоты. Классификация кислот. Химические свойства.
Слова "кислота" и "кислый" не зря имеют общий корень. Растворы всех кислот на вкус кислые. Это не означает, что раствор любой кислоты можно пробовать на язык – среди них встречаются очень едкие и даже ядовитые. Но такие кислоты как уксусная (содержится в столовом уксусе), яблочная, лимонная, аскорбиновая (витамин С), щавелевая и некоторые другие (эти кислоты содержатся в растениях) знакомы вам именно своим кислым вкусом.
В этом параграфе мы рассмотрим только важнейшие неорганические кислоты, то есть такие, которые не синтезируются живыми организмами, но играют большую роль в химии и химической промышленности.
Все кислоты, независимо от их происхождения, объединяет общее свойство – они содержат реакционноспособные атомы водорода. В связи с этим кислотам можно дать следующее определение:
Кислота – это сложное вещество, в молекуле которого имеется один или несколько атомов водорода и кислотный остаток.
Свойства кислот определяются тем, что они способны заменять в своих молекулах атомы водорода на атомы металлов. Например:
H2SO4
+
Mg
=
MgSO4
+
H2
серная кислота
металл
соль
водород
H2SO4
+
MgO
=
MgSO4
+
H2O
серная кислота
оксид
соль
вода
Давайте на примере серной кислоты рассмотрим ее образование из кислотного оксида SO3, а затем реакцию серной кислоты с магнием. Валентности всех элементов, участвующих в реакции, нам известны, поэтому напишем соединения в виде структурных формул:
Эти примеры позволяют легко проследить связь между кислотным оксидом SO3, кислотой H2SO4 и солью MgSO4. Одно "рождается" из другого, причем атом серы и атомы кислорода переходят из соединения одного класса (кислотный оксид) в соединения других классов (кислота, соль).
Кислоты классифицируют по таким признакам: а) по наличию или отсутствию кислорода в молекуле и б) по числу атомов водорода.
По первому признаку кислоты делятся на кислородсодержащие и бескислородные (табл. 8-1).
Таблица 8-1. Классификация кислот по составу.
Кислородсодержащие кислоты
Бескислородные кислоты
H2SO4 серная кислота
H2SO3 сернистая кислота
HNO3 азотная кислота
H3PO4 фосфорная кислота
H2CO3 угольная кислота
H2SiO3 кремниевая кислота
HF фтороводородная кислота
HCl хлороводородная кислота (соляная кислота)
HBr бромоводородная кислота
HI иодоводородная кислота
H2S сероводородная кислота
По количеству атомов водорода, способных замещаться на металл, все кислоты делятся на одноосновные (с одним атомом водорода), двухосновные (с 2 атомами Н) и трехосновные (с 3 атомами Н), как показано в табл. 8-2:
Таблица 8-2. Классификация кислот по числу атомов водорода.
К И С Л О Т Ы
Одноосновные
Двухосновные
Трехосновные
HNO3 азотная
HF фтороводородная
HCl хлороводородная
HBr бромоводородная
HI иодоводородная
H2SO4 серная
H2SO3 сернистая
H2S сероводородная
H2CO3 угольная
H2SiO3 кремниевая
H3PO4 фосфорная
** Термин "одноосновная кислота" возник потому, что для нейтрализации одной молекулы такой кислоты требуется "одно основание", т. е. одна молекула какого-либо простейшего основания типа NaOH или KOH:
HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
HCl + KOH = KCl + H2O
Двухосновная кислота требует для своей нейтрализации уже "два основания", а трехосновная – "три основания":
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O
H3PO4 + 3 NaOH = Na3PO4 + 3 H2O
Рассмотрим важнейшие химические свойства кислот.
Действие кислот на индикаторы1. Действие растворов кислот на индикаторы. Практически все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворимы в воде. Растворы кислот в воде изменяют окраску специальных веществ – индикаторов. По окраске индикаторов определяют присутствие кислоты. Индикатор лакмус окрашивается растворами кислот в красный цвет, индикатор метиловый оранжевый – тоже в красный цвет.