酸の分類、調製および性質。 酸: 分類と化学的性質
これらは、溶液中で解離して水素イオンを形成する物質です。
酸は、その強さ、塩基性、酸中の酸素の有無によって分類されます。
強さによって酸は強酸と弱酸に分けられます。 最も重要な強酸は硝酸です HNO 3、硫酸 H2SO4、および塩酸 HCl。
酸素の存在に応じて 酸素を含む酸を区別する ( HNO3、H3PO4 など)および無酸素酸( HCl、H 2 S、HCNなど)。
基本性による、つまり 金属原子と置換されて塩を形成できる酸分子内の水素原子の数に応じて、酸は一塩基性酸(たとえば、 HNO 3、HCl)、二塩基性(H 2 S、H 2 SO 4)、三塩基性(H 3 PO 4)など
無酸素酸の名前は、非金属の名前に末尾に水素を追加したものに由来します。塩酸 - 塩酸、 H2S e - ヒドロセレン酸、 HCN - 青酸。
酸素を含む酸の名前も、対応する元素のロシア語名に「酸」という単語を加えたものから形成されます。 この場合、元素の酸化状態が最も高い酸の名前は「naya」または「ova」で終わります。たとえば、次のようになります。 H2SO4 - 硫酸、 HClO4 - 過塩素酸、 H3AsO4 - ヒ酸。 酸生成元素の酸化度が低下すると、語尾は次の順序で変化します。「卵形」( HClO3 - 過塩素酸)、「固体」( HClO2 - 亜塩素酸)、「卵形」( H O Cl - 次亜塩素酸)。 元素が 2 つの酸化状態だけで酸を形成する場合、その元素の最も低い酸化状態に対応する酸の名前には、語尾に「iste」が付きます ( HNO3 - 硝酸、 HNO2 -亜硝酸)。
表 - 最も重要な酸とその塩
酸 |
対応する正塩の名称 |
|
名前 |
式 |
|
窒素 |
HNO3 |
硝酸塩 |
窒素性 |
HNO2 |
亜硝酸塩 |
ホウ酸(オルトホウ酸) |
H3BO3 |
ホウ酸塩(オルトホウ酸塩) |
臭化水素酸 |
ブロマイド |
|
ヨウ化水素酸塩 |
ヨウ化物 |
|
ケイ素 |
H2SiO3 |
ケイ酸塩 |
マンガン |
HMnO4 |
過マンガン酸塩 |
メタリン酸 |
HPO3 |
メタリン酸塩 |
砒素 |
H3AsO4 |
ヒ酸塩 |
砒素 |
H3AsO3 |
亜ヒ酸塩 |
オルトリン酸 |
H3PO4 |
オルトリン酸塩(リン酸塩) |
二リン酸(ピロリン酸) |
H4P2O7 |
二リン酸塩(ピロリン酸塩) |
ダイクロム |
H2Cr2O7 |
二色型 |
硫酸 |
H2SO4 |
硫酸塩 |
硫黄 |
H2SO3 |
亜硫酸塩 |
石炭 |
H2CO3 |
炭酸塩 |
リン |
H3PO3 |
亜リン酸塩 |
フッ化水素(フッ素) |
フッ化物 |
|
塩酸(食塩) |
塩化物 |
|
塩素 |
HClO4 |
過塩素酸塩 |
亜塩素酸 |
HClO3 |
塩素酸塩 |
次亜塩素酸 |
HClO |
次亜塩素酸塩 |
クロム |
H2CrO4 |
クロム酸塩 |
シアン化水素(シアン) |
シアン化物 |
酸の入手
1. 無酸素酸は、非金属と水素を直接結合させることで得られます。
H 2 + Cl 2 → 2HCl、
H2+SH2S。
2. 酸素含有酸は、多くの場合、酸酸化物を水と直接組み合わせることで得られます。
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4、
CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3、
P 2 O 5 + H 2 O = 2 HPO 3。
3. 無酸素酸と酸素含有酸は両方とも、塩と他の酸の間の交換反応によって得ることができます。
BaBr 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 + 2HBr、
CuSO 4 + H 2 S = H 2 SO 4 + CuS、
CaCO 3 + 2HBr = CaBr 2 + CO 2 + H 2 O。
4. 場合によっては、酸化還元反応を使用して酸を生成することができます。
H 2 O 2 + SO 2 = H 2 SO 4、
3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO.
酸の化学的性質
1. 酸の最も特徴的な化学的性質は、塩基 (および塩基性酸化物や両性酸化物) と反応して塩を形成する能力です。以下に例を示します。
H 2 SO 4 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + 2H 2 O、
2HNO 3 + FeO = Fe(NO 3) 2 + H 2 O、
2 HCl + ZnO = ZnCl 2 + H 2 O。
2. 水素を放出して、水素までの電圧系列の一部の金属と相互作用する能力:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2、
2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2。
3. 塩の場合、溶けにくい塩または揮発性物質が形成される場合:
H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl、
2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2,
2KHCO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 +2SO 2+ 2H 2 O。
多塩基酸は段階的に解離し、各段階で解離しやすさが低下するため、多塩基酸では中塩ではなく酸性塩が形成されることが多いことに注意してください(反応する酸が過剰の場合)。
Na 2 S + H 3 PO 4 = Na 2 HPO 4 + H 2 S,
NaOH + H 3 PO 4 = NaH 2 PO 4 + H 2 O。
4. 酸塩基相互作用の特別なケースは、酸と指示薬の反応であり、色の変化をもたらします。これは、溶液中の酸の定性的検出に長い間使用されてきました。 したがって、リトマス試験紙は酸性環境では色が赤に変わります。
5. 加熱すると、酸素含有酸は酸化物と水に分解します(できれば水分除去剤の存在下で) P2O5):
H 2 SO 4 = H 2 O + SO 3、
H 2 SiO 3 = H 2 O + SiO 2。
MV アンドリュホワ、L.N. ボロディナ
)および酸残留物。
理論に応じて、酸と塩基にはいくつかの定義があります。
酸の分類。
2KHSO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2SO 2 + 2H 2 O、
2 CO3 + 4HBr = 2CuBr 2 + CO 2 + 3H 2 O。
4. 多塩基酸の場合、段階的に解離するため、平均的な塩ではなく酸性塩の形成がよく観察されます。
KOH + H 2 S = KHS + H 2 O。
5. 指示薬との反応: 酸性環境のリトマス試験紙は赤、メチルオレンジは赤、コンゴレッドは青に変わります。
6. 酸の具体的な性質:
不溶性塩の形成: |
|
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ (白色沈殿) + HNO 3。 |
2KMnO 4 + 16HCl = 5Cl 2 + 2KCl + 2MnCl 2 + 8H 2 O。 |
3AgNO 3 + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ (黄色の沈殿物) + 3HNO 3。 |
H 2 S + Br 2 = S + 2HBr。 |
酸素含有酸が反応する場合、それが中間酸化状態にある場合にのみ酸化できます。 |
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H 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2HCl。 |
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他の場合には、それらは酸化剤である。 この特性は、単純な物質との相互作用で特に現れます。 |
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Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O。 |
酸には有機酸と無機酸の 2 種類があり、その違いは前者には必ず炭素分子が含まれていることです。
オーガニックのものは、ベリー、野菜、果物、乳製品と一緒に体内に入ります。 ビタミンC - アスコルビン酸など、一部の酸はビタミンです。
無機酸は食物から摂取することもできますが、体内で独立して生成することもできます。 胃液には塩酸が含まれており、その作用により食べ物と一緒に胃に入った細菌は死滅します。 硫化水素酸はミネラルウォーターに含まれています。
酸の適用
硫酸は酸の中で第一位にランクされます。 肥料、化学繊維、医薬品の製造に大量に使用されています。 酸電池の充填に使用され、鉱石から金属を抽出するために使用されます。 石油産業では、石油製品の精製に使用されます。
酢酸には殺菌効果があり、その溶液は食品の保存、医薬品の製造、生産、染色、印刷に使用されます。
塩酸は石油産業の坑井ゾーンの処理に使用されます。
硝酸は、肥料、ワニス、染料、プラスチック、爆薬、医薬品の製造において重要な役割を果たします。
リン酸は、次の用途の脱脂剤配合物に含まれています。 金属材料保護化合物を塗布する前に。 塗料を塗布する前に錆を変化させる物質の組成に含まれており、パイプラインの腐食に対する保護として使用されます。
クエン酸は、化粧品の製造において希釈剤および防腐剤として使用されます。 美白、洗浄、収斂作用があるため、クレンジングクリーム、リンス、色素沈着クリーム、染毛剤などに配合されています。
アセチルサリチル酸は心血管系の病気の予防に効果があり、血栓の形成を減らし、鎮痛効果があるため、使用されています。
ホウ酸は防腐作用のためにも使用されます。 シラミ症(シラミ)、中耳炎、結膜炎、皮膚の炎症の治療に使用されます。
ステアリン酸は石鹸の製造に使用されます。 石鹸に加えると、肌が滑らかで柔らかくなり、鎮静効果が得られます。
酸
酸は化学的に複雑な物質であり、その分子は酸残基と水素 H 原子 (1 つ以上) で構成されています。 「酸っぱい」と「酸」という言葉が同じ語源を持つのは当然のことです。味に関して言えば、すべての酸は酸味を持っていますが、それは酸性化合物の味がするという意味ではありません。 そのうちの半分以上は腐食性であり、残りは有毒ですらあります。 もちろん、例外もあります。酢、レモン、リンゴ、アスコルビン酸、シュウ酸などは、子供の頃から誰もがよく知っており、食品業界でうまく使用されています。
酸の起源が何であれ (天然または合成)、酸の構造には反応化合物に入ることができる一定数の水素原子が常に含まれています。 その間 化学反応各酸分子は水素原子を手放し、代わりにさまざまな金属の原子を受け取ります。 このようにして置換が発生します。
酸は通常、次の 2 つの基準に従って分類されます。
1. または分子内に酸素原子が存在する、
2. 金属原子と置換できる水素原子の数で表します。
最初のグループには 2 つのサブグループがあります。
- 無酸素酸(フッ化水素酸 HF、塩酸 HCl、臭化水素酸 HBr、ヨウ化水素酸 HI、硫化水素 H 2 S)。
- 酸素含有酸 (硫酸 H2SO4、亜硫酸 H2SO3、リン酸 H3PO4、炭酸 H2CO3、硝酸 HNO3、シリコン H2SiO3)。
2 番目のグループにもいくつかのサブグループがあります。
- 一塩基酸(水素原子を 1 つ持つ)、
- 二塩基酸 (水素原子を 2 つ持つ)、
- 三塩基酸 (水素原子を 3 つ持つ)。
酸の化学的性質は次の規則によって説明されます。
1. 酸は塩基と反応して塩を形成します。塩には常に変化しない酸残基が含まれます。 この反応を中和といいます。 中和反応中に形成される 2 番目の生成物は水です。
中和を行うには、次のことを実行する必要があります。 次の条件: 成分の少なくとも 1 つは水によく溶ける必要があります。 そして、酸はこのパラメーターに完全に対応するため、不溶性塩基と可溶性塩基の両方と相互作用することができます。 例外はケイ酸です。ケイ酸は水にほとんど溶けないため、可溶性の塩基 (KOH、NaOH) とのみ反応します。
2. 酸性溶液は指示薬(特殊物質)に作用し、水中で色を変化させます。 酸は指示薬の色を特定の色に変えるため、物質中に酸が存在することを常に正確に判断でき、リトマス試験紙やメチルオレンジは赤に変わります。
インジケーターはかなり複雑な構造の物質です。 塩基性および中性の溶液では、酸性環境とはまったく異なる色になります。
3. 以下の条件が満たされる場合、酸は金属と反応します。
- 活性スケール上の金属は、可能な限り反応性が高い必要があります。 したがって、銀、金、銅は酸と反応しませんが、亜鉛、カルシウム、ナトリウムは逆に非常に活発に相互作用します。 また、水素ガスが大量に発生し、 たくさんの熱。
一部の金属は希酸とのみ反応します。 酸が濃縮されている(無水)場合、置換は起こりません。
酸は、1 つ以上の水素原子と酸残基を含む複雑な化合物です。 「酸」という言葉は「酸っぱい」という言葉と共通の語源を持っているため、意味的には関連しています。 したがって、すべての酸の溶液は酸味があるということになります。 それにもかかわらず、一部の酸性溶液は腐食性で有毒な溶液であるため、すべての酸性溶液を味わうことができるわけではありません。 酸はその特性により、日常生活、医療、産業などの分野で広く使用されています。
酸の研究の歴史
酸は古代から人類に知られていました。 明らかに、ワインの発酵(空気中での酸化)の結果として人間が得た最初の酸は酢酸でした。 その当時でも、酸のいくつかの性質は知られており、それらは金属を溶解し、鉱物顔料、たとえば炭酸鉛を得るために使用されていました。 中世、錬金術師は鉱物起源の新しい酸を「発見」しました。 すべての酸を組み合わせる最初の試み 共有財産物理化学者のスヴァンテ・アレニウス (ストックホルム、1887 年) によって作成されました。 現在、科学は 1923 年に確立された酸と塩基に関するブレンステッド-ローリーとルイスの理論に準拠しています。
シュウ酸 (エタン二酸) は強力な有機酸であり、カルボン酸の特性をすべて備えています。 これは無色の結晶であり、水に溶けやすく、エチルアルコールには不完全に溶け、ベンゼンには不溶です。 自然界では、シュウ酸はスイバ、カロム、ルバーブなどの植物に含まれています。
応用:
化学産業 (インク、プラスチックの製造)。
冶金学(錆、スケールの洗浄)。
繊維産業(毛皮や布地の染色)。
美容分野(美白剤)。
水の硬度を浄化して下げるため。
医学において。
薬理学で。
シュウ酸は有毒であり、皮膚、粘膜、呼吸器官に接触すると炎症を引き起こします。
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サリチル酸は結晶粉末であり、アルコールにはよく溶けますが、水には溶けにくいです。 1838年にイタリアで化学者のラファエル・ピリアによって柳の樹皮(名前の由来)から初めて得られました。
広く使われています:
薬理学において;
医学において(抗炎症、創傷治癒、火傷、いぼ、にきび、湿疹、脱毛、多量の発汗、魚鱗癬、たこ、癜風癜風などの治療のための防腐剤)。
美容において(角質除去剤、防腐剤として);
食品業界(製品を缶詰にする場合)。
過剰摂取の場合、この酸は有益な細菌を殺し、皮膚を乾燥させ、ニキビの原因となることがあります。 化粧品として1日1回を超えて使用することはお勧めできません。
サリチル酸の価格はわずか308ルーブル。
ホウ酸 (オルトホウ酸) は、光沢のある結晶性粉末の外観を持ち、触れると油っぽくなります。 弱酸に属し、よく溶けます。 お湯塩溶液では、冷水や鉱酸ではそれほど顕著ではありません。 それは自然界にミネラルサッソリーナの形で、ミネラルウォーター、天然塩水、温泉に含まれています。
該当する:
産業(エナメル、セメント、洗剤の製造)。
美容学において。
で 農業(肥料として);
研究室で;
薬理学および医学(防腐剤)。
日常生活(昆虫と戦うため)。
調理中(缶詰および食品添加物として)。
モスクワではホウ酸がわずか114ルーブルで買える。
クエン酸は、白色の結晶物質の形をした食品添加物 (E330/E333) です。 水にもエチルアルコールにもよく溶けます。 自然界では、多くの柑橘類、果実、松葉などに含まれています。クエン酸は、薬剤師のカール シェーレ (スウェーデン、1784 年) によって未熟なレモンの果汁から初めて得られました。
クエン酸の用途は次のとおりです。
食品産業(調味料、ソース、半製品の原料として)。
石油およびガス産業(井戸掘削中)。
美容分野(クリーム、シャンプー、ローション、バス製品)。
薬理学において;
日常生活(洗剤製造)において。
ただし、濃縮液が接触した場合には、 クエン酸皮膚、目の粘膜、歯のエナメル質に付着すると有害となる可能性があります。
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乳酸は、わずかに臭気のある透明な液体であり、食品添加物(E270)に分類されています。 クエン酸と同様に乳酸も化学者のカール・シェーレによって初めて入手されました。 現在、それは牛乳、ワイン、またはビールを発酵させることによって得られます。
応用:
産業(チーズ、マヨネーズ、ヨーグルト、ケフィア、菓子の製造用)。
農業(飼料の準備のため);
獣医学(防腐剤)において。
美容(美白剤)において。
乳酸を扱う場合は、皮膚の乾燥や目の粘膜の壊死などを引き起こす可能性があるため、注意が必要です。
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