Kwasy można klasyfikować według różnych kryteriów:

1) Obecność atomów tlenu w kwasie

2) Zasadowość kwasu

Zasadowość kwasu to liczba „ruchliwych” atomów wodoru w jego cząsteczce, zdolnych do odszczepienia się od cząsteczki kwasu w postaci kationów wodoru H + podczas dysocjacji, a także do zastąpienia atomami metali:

4) Rozpuszczalność

5) Zrównoważony rozwój

7) Właściwości utleniające

Właściwości chemiczne kwasów

1. Zdolność do dysocjacji

Kwasy dysocjują w roztworach wodnych na kationy wodoru i reszty kwasowe. Jak już wspomniano, kwasy dzielą się na dobrze dysocjujące (silne) i słabo dysocjujące (słabe). Pisząc równanie dysocjacji dla mocnych kwasów jednozasadowych, stosuje się jedną strzałkę skierowaną w prawo () lub znak równości (=), co faktycznie pokazuje nieodwracalność takiej dysocjacji. Na przykład równanie dysocjacji mocnego kwasu solnego można zapisać na dwa sposoby:

lub w tej postaci: HCl \u003d H + + Cl -

lub w tym: HCl → H + + Cl -

W rzeczywistości kierunek strzałki mówi nam, że odwrotny proces łączenia kationów wodoru z resztami kwasowymi (asocjacja) w mocnych kwasach praktycznie nie zachodzi.

W przypadku, gdy chcemy napisać równanie dysocjacji słabego kwasu jednozasadowego, musimy użyć dwóch strzałek zamiast znaku w równaniu. Znak ten odzwierciedla odwracalność dysocjacji słabych kwasów - w ich przypadku silnie zaznacza się odwrotny proces łączenia kationów wodoru z resztami kwasowymi:

CH 3 COOH CH 3 COO - + H +

Kwasy wielozasadowe dysocjują etapami, tj. kationy wodorowe nie odrywają się od swoich cząsteczek jednocześnie, ale po kolei. Z tego powodu dysocjacja takich kwasów jest wyrażona nie jednym, ale kilkoma równaniami, których liczba jest równa zasadowości kwasu. Na przykład dysocjacja trójzasadowego kwasu fosforowego przebiega w trzech etapach z kolejnym odłączaniem kationów H +:

H 3 PO 4 H + + H 2 PO 4 —

H 2 PO 4 - H + + HPO 4 2-

HPO 4 2- H + + PO 4 3-

Należy zauważyć, że każdy kolejny etap dysocjacji przebiega w mniejszym stopniu niż poprzedni. Oznacza to, że cząsteczki H 3 PO 4 dysocjują lepiej (w większym stopniu) niż jony H 2 PO 4 —, które z kolei dysocjują lepiej niż jony HPO 4 2-. Zjawisko to wiąże się ze wzrostem ładunku reszt kwasowych, w wyniku czego wzrasta siła wiązania między nimi a dodatnimi jonami H+.

Spośród kwasów wielozasadowych wyjątek stanowi kwas siarkowy. Ponieważ kwas ten dobrze dysocjuje w obu etapach, dopuszczalne jest zapisanie równania jego dysocjacji w jednym etapie:

H 2 SO 4 2H + + SO 4 2-

2. Oddziaływanie kwasów z metalami

Siódmy punkt w klasyfikacji kwasów wskazaliśmy na ich właściwości utleniające. Zwrócono uwagę, że kwasy są słabymi utleniaczami i silnymi utleniaczami. Zdecydowana większość kwasów (praktycznie wszystkie z wyjątkiem H 2 SO 4 (stęż.) i HNO 3) to słabe utleniacze, ponieważ mogą wykazywać swoją zdolność utleniania tylko dzięki kationom wodoru. Takie kwasy mogą utleniać z metali tylko te, które znajdują się w szeregu aktywności na lewo od wodoru, podczas gdy sole odpowiedniego metalu i wodór powstają jako produkty. Na przykład:

H2SO4 (różnic.) + Zn ZnSO4 + H2

2HCl + Fe FeCl 2 + H 2

Jeśli chodzi o silne kwasy utleniające, tj. H 2 SO 4 (stęż.) i HNO 3, to lista metali, na które działają, jest znacznie szersza i obejmuje zarówno wszystkie metale aż do wodoru w szeregu aktywności, jak i prawie wszystko po. Oznacza to, że na przykład stężony kwas siarkowy i kwas azotowy o dowolnym stężeniu utleniają nawet takie nieaktywne metale, jak miedź, rtęć i srebro. Bardziej szczegółowo, oddziaływanie kwasu azotowego i stężonego kwasu siarkowego z metalami, a także niektórymi innymi substancjami ze względu na ich specyfikę, zostanie omówione osobno na końcu tego rozdziału.

3. Oddziaływanie kwasów z tlenkami zasadowymi i amfoterycznymi

Kwasy reagują z tlenkami zasadowymi i amfoterycznymi. Kwas krzemowy, ponieważ jest nierozpuszczalny, nie reaguje z niskoaktywnymi tlenkami zasadowymi i tlenkami amfoterycznymi:

H2SO4 + ZnO ZnSO4 + H2O

6HNO 3 + Fe 2 O 3 2Fe (NO 3) 3 + 3H 2 O

H2SiO3 + FeO ≠

4. Oddziaływanie kwasów z zasadami i wodorotlenkami amfoterycznymi

HCl + NaOH H2O + NaCl

3H 2 SO 4 + 2Al (OH) 3 Al 2 (SO 4) 3 + 6H 2 O

5. Oddziaływanie kwasów z solami

Ta reakcja przebiega, jeśli tworzy się osad, gaz lub zasadniczo słabszy kwas niż ten, który reaguje. Na przykład:

H 2 SO 4 + Ba(NO 3) 2 BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

CH 3 COOH + Na 2 SO 3 CH 3 COONa + SO 2 + H 2 O

HCOONa + HCl HCOOH + NaCl

6. Specyficzne właściwości utleniające kwasu azotowego i stężonego kwasu siarkowego

Jak wspomniano powyżej, kwas azotowy w dowolnym stężeniu, a także kwas siarkowy wyłącznie w stanie stężonym, są bardzo silnymi utleniaczami. W szczególności, w przeciwieństwie do innych kwasów, utleniają nie tylko metale, które w szeregu aktywności są aż do wodoru, ale także prawie wszystkie metale po nim (z wyjątkiem platyny i złota).

Na przykład są w stanie utleniać miedź, srebro i rtęć. Należy jednak mocno uchwycić fakt, że szereg metali (Fe, Cr, Al), pomimo tego, że są dość aktywne (są aż do wodoru), to jednak nie reagują ze stężonym HNO 3 i stężonym H 2 SO 4 bez podgrzewania dzięki zjawisku pasywacji - na powierzchni takich metali tworzy się ochronny film stałych produktów utleniania, który nie pozwala cząsteczkom stężonego kwasu siarkowego i stężonego azotu wnikać w głąb metalu w celu zajścia reakcji przystępować. Jednak przy silnym ogrzewaniu reakcja nadal zachodzi.

W przypadku interakcji z metalami wymaganymi produktami są zawsze sól odpowiedniego metalu i stosowany kwas, a także woda. Zawsze wyodrębniany jest również trzeci produkt, którego skład zależy od wielu czynników, w szczególności takich jak aktywność metali, a także stężenie kwasów i temperatura reakcji.

Wysoka siła utleniająca stężonego kwasu siarkowego i stężonego kwasu azotowego pozwala im reagować nie tylko z praktycznie wszystkimi metalami z zakresu aktywności, ale nawet z wieloma stałymi niemetalami, w szczególności z fosforem, siarką i węglem. Poniższa tabela wyraźnie pokazuje produkty interakcji kwasu siarkowego i azotowego z metalami i niemetalami, w zależności od stężenia:

7. Właściwości redukujące kwasów beztlenowych

Wszystkie kwasy beztlenowe (z wyjątkiem HF) mogą wykazywać właściwości redukujące pierwiastek chemiczny, który jest częścią anionu, pod działaniem różnych środków utleniających. Na przykład wszystkie kwasy halogenowodorowe (z wyjątkiem HF) są utleniane przez dwutlenek manganu, nadmanganian potasu, dichromian potasu. W tym przypadku jony halogenkowe są utleniane do wolnych halogenów:

4HCl + MnO2MnCl2 + Cl2 + 2H2O

18HBr + 2KMnO4 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O + 5Br2

14НI + K 2 Cr 2 O 7 3I 2 ↓ + 2 Crl 3 + 2KI + 7H 2 O

Spośród wszystkich kwasów fluorowcowodorowych, kwas jodowodorowy ma największą aktywność redukującą. W przeciwieństwie do innych kwasów halogenowodorowych, nawet tlenek żelaza i sole mogą go utleniać.

6HI ​​​​+ Fe 2 O 3 2 FeI 2 + I 2 ↓ + 3H 2 O

2HI + 2FeCl 3 2FeCl 2 + I 2 ↓ + 2HCl

Kwas wodorosiarczkowy H 2 S ma również wysoką aktywność redukującą. Nawet środek utleniający, taki jak dwutlenek siarki, może go utlenić.

Co to jest kwas? Można powiedzieć, że jest to jedna z najczęstszych substancji chemicznych. To także najważniejszy produkt gospodarki i surowiec dla różnych gałęzi przemysłu chemicznego – prawie żaden proces technologiczny nie obywa się bez udziału w nim kwasów. A rola kwasów w żywym organizmie? Dostarczają niezbędnych jonów wodoru i innych pierwiastków. Nasza trzustka to mikrofabryka do produkcji kwasu solnego, bez którego proces trawienia jest zaburzony. Kwasy wchodzą w skład ogromnych cząsteczek DNA i RNA... Wiele ciekawych rzeczy można o nich jeszcze powiedzieć. Ale to wszystko wciąż nie jest odpowiedzią na postawione pytanie, które, jak się okazało, jest trudne nawet dla naukowców, którzy stale komunikują się z kwasami.

Jaka jest trudność? Dlaczego w naszych czasach, kiedy można było rozszyfrować budowę najbardziej złożonych cząsteczek organicznych, kiedy naukowcy zaglądają już do wnętrza cząstek elementarnych, zachował się tak chroniony obszar w chemii? Być może dlatego, że nie ma jasnych podstaw do określenia głównej właściwości kwasów - ich siły.

Wydaje się to niewiarygodne. W końcu pierwsza rzecz, którą każdy z nas ma na sobie własne doświadczenie dowiaduje się o kwasie, tylko ma pojęcie o jego zdolności do reagowania z innymi substancjami. Za nieostrożne obchodzenie się z mocnym kwasem azotowym płacimy oparzeniami skóry lub w najlepszym przypadku dziurami w ubraniach, a dzieciom myjemy oczy roztworem słabego kwasu borowego. Wiadomo, że kwasy azotowy, siarkowy gwałtownie wchodzą z nimi w interakcje, podczas gdy kwas borowy prawie z nimi nie wchodzi. Tak, od dawna - od końca ubiegłego stulecia - chemicy w praktyce mogą łatwo i prosto dowiedzieć się, jak mocny jest kwas - w tym celu patrzą na stopień, w jakim się dysocjuje (dysocjacja to rozszczepienie cząsteczki na pojedyncze jony) w roztworze wodnym.

Nie wspominając już o codziennej „metodzie” oznaczania mocy kwasu, która daleka jest od bezbłędnej z punktu widzenia bezpieczeństwa, należy uznać, że inne, czysto metody naukowe mają też swoje wady. Trudno jest usystematyzować kwasy według ich stosunku do metali, ponieważ determinują to nie tylko właściwości kwasu, ale także właściwości samego metalu. W ten sam sposób woda nie jest obojętnym rozpuszczalnikiem: nie jest wcale obojętna na rozpuszczony w niej kwas iw zasadzie może nawiązać z nim związki chemiczne. Oznacza to, że pojęcie „stopień dysocjacji” również nie jest do końca jednoznaczne. Jednak nadal pomaga chemikom pracującym z roztworami wodnymi.

Ale spróbuj postawić się w sytuacji tych, którzy pracują z kwasami w roztworach niewodnych. Jak mają być? Teraz, gdyby można było połączyć właściwości kwasu ze strukturą jego cząsteczki…

Odejdźmy na chwilę od rozgrywającej się przed nami niemal detektywistycznej historii i rozejrzyjmy się wokół. Zauważmy, że na scenie natury sztuki „Chemia” i „Fizyka” są grane w zasadzie przez tych samych wykonawców. Tylko w tradycyjnych działaniach chemicznych atomy i cząsteczki okrywają się tak wspaniałymi szatami z przerażających nazw różnych związków i są tak spętane chemicznymi kanonami, że za tym wszystkim równie trudno dostrzec fizyczne podstawy ich zachowania, jak w teatrze maski, aby zobaczyć prawdziwą twarz aktora. A w naszym przypadku z kwasami również nie było możliwe powiązanie właściwości cząsteczek kwasu z ich wewnętrzną strukturą elektronową. Ale gdyby tak się stało, nie byłoby potrzeby „wróżenia” na wodzie o sile kwasów.

koc elektroniczny

Względną moc kwasu (tu i wszędzie mówimy o kwasach protonowych zawierających wodór) można określić na podstawie jego zdolności do oddawania protonu. To znaczy przez wiązanie atomu wodoru w cząsteczce kwasu. Chwyćmy się tej przewodniej nici i zobaczmy, dokąd nas zaprowadzi.

Gdy tylko pojedyncze atomy połączą się w cząsteczkę, część ich własności osobistej - zewnętrzne elektrony walencyjne - zostaje uspołeczniona. Tworzą elektroniczny koc,
otaczając całą cząsteczkę. Jeśli koc równomiernie pokrywa atomy, pozostają one neutralne. Ale dzieje się tak tylko w przypadku, gdy partnerzy atomowi przyciągają elektrony z tą samą siłą. W rzeczywistości jeden z nich zawsze okazuje się silniejszy i częściej ściąga ich na siebie, obnażając sąsiada.

Dokładnie tak nieprzyjazny jest dla wodoru w cząsteczce kwasu. Z nadmiaru rozciągniętych na siebie elektronów zamienia się w ujemnie naładowany jon tlenu, a wodór ukazuje się przez dodatni ładunek protonu. Teraz, oprócz zwykłych relacji w postaci „rozciągniętej” wymiany elektronów walencyjnych, powstaje również wiązanie jonowe między atomami wodoru i tlenu - mówiąc najprościej, przyciąganie ładunków o różnych znakach.

Aktywne zachowanie atomu tlenu prowadzi do ważnych konsekwencji: zmienia się zdolność kwasu do oddawania protonu po dysocjacji w roztworze wodnym. Im silniej atom tlenu przyciąga do siebie elektrony, tym łatwiej protonowi w roztworze wydostać się spod chemicznej opieki! I własnie dlatego. W pobliżu cząsteczek wody występują silne pola elektryczne. Nie boją się atomów, dobrze przykryte kocem elektronicznym, ale kwasy nie mają sobie równych. Wspólne elektrony spędzają większość czasu w pobliżu tlenu. Dodatnio naładowany proton i ujemnie naładowany jon tlenu są bezbronne wobec działania pól elektrycznych wody. Siły Coulomba rozszczepiają cząsteczkę. Im częściej tlen wygrywa w walce o posiadanie elektronów, tym większy jest jego ładunek elektryczny, czyli jak mówią chemicy, tym większy stopień jonowości wiązania H - O. A co za tym idzie stopień dysocjacji kwasu .

To jest wątek, który doprowadził nas do celu. Okazuje się, że moc kwasu można powiązać ze strukturą jego cząsteczki, a raczej z prawdopodobieństwem znalezienia elektronów walencyjnych w pobliżu tlenu. Takie rozumowanie nie jest nowe dla chemików, ale nie mieli oni odpowiedniego narzędzia w swoich rękach do pomiaru gęstości koca elektronowego w różnych miejscach cząsteczki. Sprawy nie posunęły się do przodu, dopóki fizycy nie przybyli na ratunek.

owocny sojusz

Grupa pracowników Laboratorium Problemów Jądrowych po raz pierwszy odkryła rzadką reakcję wychwytywania ujemnych pi-mezonów przez protony - jądra atomów wodoru. W rezultacie proton zamienia się w neutron i neutralny mezon, który bardzo szybko rozpada się na dwa kwanty gamma. Logika elementarna mówi nam: skoro możliwe jest dokładne ustalenie faktu wychwytywania mezonów przez wodór, oznacza to, że para kwantów gamma wykaże obecność nawet jednego atomu wodoru w złożonym związku chemicznym. Ok, mówisz, ale co to wszystko ma wspólnego z kwasami i chemią w ogóle? Najbardziej bezpośredni.

Najbardziej bezpośredni, choć początkowo żaden z autorów tego odkrycia nie sądził, że mezony mogą w jakiś sposób pomóc w dokładnym zrozumieniu właściwości kwasów. Fizyków zdziwiło tylko to, że chemicznie związane atomy wodoru całkowicie tracą swój „apetyt” na mezony, który jest charakterystyczny dla wolnego wodoru, i wychwytują je około tysiąc razy rzadziej. Zainteresowani jednak tym zjawiskiem przeprowadzili całą serię pomiarów, napromieniowując mezonami różne substancje zawierające wodór. I oto, co stwierdzono: „apetyt” protonów zależy od charakteru związku atomu wodoru z innymi atomami cząsteczki. Nie było wątpliwości: reakcja jądrowa reagowała wrażliwie na zmiany w strukturze elektronowej cząsteczek. Opracowany model dużych mezocząsteczek pomógł zrozumieć to ciekawe zjawisko fizyczne.

Wraz z utratą „osobistego” elektronu proton traci własne miejsce lądowania dla mezonu. Teraz, jeśli przypadkowo utknie we wspólnym kocu elektronowym, czyli powstanie duża mezocząsteczka, to proton ma niewielką szansę na wychwycenie mezonu. To, czy się spełni, czy nie, zależy teraz całkowicie od zachowania się atomu tlenu.

W cząsteczce kwasu wspólne elektrony walencyjne są zajęte głównie przez tlen, a prawdopodobieństwo przechwycenia mezonu przez wodór jest tym mniejsze, im mniejsza jest gęstość elektronów w jego pobliżu. Wystarczy więc policzyć, ile kwantów gamma wyleci z tarczy napromieniowanej przez mezony, a dowiemy się, jak silnie elektrony są odciągane od protonu, czyli określimy stopień jonowości H - O więź!

Wykorzystanie tego zjawiska fizycznego w badaniach chemicznych wywodziło się z dwóch kierunków. Fizycy byli zainteresowani wykorzystaniem odkrytego przez siebie zjawiska, chemicy chcieli dostać w swoje ręce nowa metoda badania.

Sojusz okazał się owocny i oto pierwszy sukces. Mierząc prawdopodobieństwo przechwycenia mezonów przez protony w kilku kwasach, ustalono rozkład gęstości wspólnych elektronów w cząsteczkach. A następnie te kwasy zostały ułożone w rzędzie według stopnia jonowości wiązania H - O. Okazało się, że kwasy są ułożone dokładnie w tej samej kolejności według stopnia ich dysocjacji.

lepkie cząsteczki

Ogólny obraz dobrego samopoczucia psuł nieco dopiero organiczny kwas szczawiowy: według dysocjacji w roztworze wodnym zaliczany jest do kwasów o średniej mocy, aw doświadczeniach z mezonami okazał się mocny. O co chodzi? Czy metoda siłomierza mezonowego jest tu po prostu nieodpowiednia? Nawzajem. Pojawiła się inna możliwość. Z jego pomocą być może uda się wniknąć głębiej w naturę bardzo ciekawego zjawiska chemicznego - wiązań wodorowych.

Z obfitości pierwiastków występujących w przyrodzie tylko nieliczne, w tym tlen i azot, mają szczególny związek z wodorem. Nawet wyczerpawszy wszystkie swoje możliwości walencyjne, tworzą one jednak dodatkowe, bardzo słabe i pod wieloma względami wciąż tajemnicze wiązania wodorowe z wodorem sąsiedniej cząsteczki.

Zgodnie z zasadami „czystej” chemii woda powinna wrzeć w temperaturze -80 ° C. Moglibyśmy tylko pomarzyć o gorącej herbacie, gdyby nie było wiązań wodorowych. Ale faktem jest, że woda w szklance, w wannie, w oceanie to nie tylko nagromadzenie pojedynczych molekuł, ale niekończący się, złożony, uporządkowany okrągły taniec cząsteczek wody sklejonych ze sobą wiązaniami wodorowymi. Każdy atom wodoru „zatrzymuje” nie tylko własny tlen, ale także tlen sąsiedniej cząsteczki.

Dobrze znany amoniak wrze w temperaturze -30°C, a gdyby nie było wiązań wodorowych, temperatura spadłaby do -150°C! A wtedy ten najważniejszy surowiec chemiczny byłby równie trudny do zdobycia jak ciekły azot.

Wiązania wodorowe są o rząd wielkości słabsze niż konwencjonalne wiązania chemiczne, ale mimo to ich wpływ na nasze życie jest ogromny. Co więcej, samo życie byłoby bez nich niemożliwe. Wiązania wodorowe determinują zarówno budowę nośnika informacji genetycznej – podwójnej helisy cząsteczki DNA, jak i aktywność biologiczną białek realizujących metabolizm w organizmie.

Historia z kwasem szczawiowym pomogła ujawnić wrażliwość metody mezonowej na te słabe wiązania, które występują między atomami. Najwyraźniej dwulicowość kwasu szczawiowego można również wytłumaczyć wpływem wiązań wodorowych. Sklejają cząsteczki kwasu parami, tak że atomy wodoru są umieszczone pomiędzy dwoma atomami tlenu - własnym i należącym do innej cząsteczki. Jak pokazują specjalne eksperymenty w stałym kwasie szczawiowym, proton jest rzeczywiście związany ręką i stopą.

Jeśli proton połączony z tlenem wspólnym płaszczem elektronowym bardzo rzadko udaje się pod nim wsiąknąć, to pozycja protonu kwasu szczawiowego jest jeszcze gorsza: wszak tlen drugiej cząsteczki również ma nadmiar elektronów i jest naładowany ujemnie. Dlatego lekko przyciągając do siebie „obcy” proton, jednocześnie odpycha jego elektrony, odsłaniając go jeszcze bardziej. A dynamometr mezonowy ustala tę dodatkową siłę działania na elektrony z sąsiedniego tlenu, a kwas wydaje się silniejszy niż jest w rzeczywistości.

Praca z kwasami to dopiero początek, pokazujący możliwości nowej metody. Mezony zdobywają drugą specjalność. Ich zdolność do szybkiego zrozumienia warunków, w jakich znajdują się atomy wodoru w cząsteczkach złożonych substancji, otwiera przed tymi cząsteczkami wiele tajemnic chemicznych.

Wartość nowej metody polega na możliwości izolowania wiązań wodoru z innymi atomami, niezależnie od złożoności związku chemicznego. Za pomocą mezonów można badać rzeczywisty rozkład gęstości elektronów walencyjnych w różnych cząsteczkach zawierających wodór.

Obecnie trudno powiedzieć, które zastosowanie metody mezonowej będzie najciekawsze.

kwasy

Kwasy to chemicznie złożone substancje, których cząsteczki składają się z reszty kwasowej i atomów wodoru (jeden lub więcej). Nie bez powodu słowa „kwaśny” i „kwas” mają ten sam rdzeń: pod względem smaku wszystkie kwasy mają kwaśny smak, co wcale nie oznacza, że ​​\u200b\u200bkwaśne kompozycje można posmakować. Wśród nich ponad połowa jest żrąca, a reszta jest nawet toksyczna. Są oczywiście wyjątki - octowy, cytrynowy, jabłkowy, askorbinowy i szczawiowy, które są znane wszystkim od dzieciństwa i są z powodzeniem stosowane w przemyśle spożywczym.

Bez względu na pochodzenie kwasu (naturalne lub syntetyczne), zawsze będzie on miał w swojej strukturze pewną liczbę atomów wodoru, które mogą wchodzić w związki reakcyjne. Podczas Reakcja chemiczna każda cząsteczka kwasu oddaje atomy wodoru, aw zamian przyjmuje atomy różnych metali. W ten sposób dochodzi do zastępowania.

Kwasy są zwykle klasyfikowane według dwóch kryteriów:

1. lub w cząsteczce znajdują się atomy tlenu,
2. przez liczbę atomów wodoru, które można zastąpić atomami metalu.

Z kolei pierwsza grupa ma dwie podgrupy:

- kwasy beztlenowe (kwas fluorowodorowy HF, chlorowodorek HCl, bromowodorek HBr, jodowodorek HI, wodorosiarczek H 2 S).
- kwasy zawierające tlen (siarkowy H 2 SO 4 , siarkowy H 2 SO 3 , fosforowy H 3 PO 4 , węglowy H 2 CO 3 , azotowy HNO 3 , krzemowy H 2 SiO 3 ).

Druga grupa ma również kilka podgrup:

- kwasy jednozasadowe (mają 1 atom wodoru),
- kwasy dwuzasadowe (mają 2 atomy wodoru),
- kwasy trójzasadowe (mają 3 atomy wodoru).

Właściwości chemiczne kwasów opisują następujące zasady:

1. Kwasy oddziałują z zasadami, tworząc sól, która zawsze będzie zawierała niezmienioną resztę kwasową. Ta reakcja nazywa się neutralizacją. Drugim produktem powstającym w trakcie reakcji zobojętniania jest woda.

Aby neutralizacja mogła nastąpić, konieczne jest jej przeprowadzenie następny warunek: co najmniej jeden ze składników musi być dobrze rozpuszczalny w wodzie. A ponieważ kwasy idealnie pasują do tego parametru, mogą oddziaływać zarówno z nierozpuszczalnymi, jak i rozpuszczalnymi zasadami. Wyjątkiem jest kwas krzemowy, który jest praktycznie nierozpuszczalny w wodzie, dlatego może reagować tylko z rozpuszczalnymi zasadami (KOH, NaOH).

2. Roztwory kwasów działają na wskaźniki (specjalne substancje), zmieniając ich kolor w wodzie. Kwasy zmieniają kolor wskaźnika na jeden określony kolor, dzięki czemu zawsze można dokładnie określić, czy kwas jest obecny w składzie substancji. Tak więc papierek lakmusowy i oranż metylowy zmienią kolor na czerwony.

Wskaźniki to substancje o dość złożonej strukturze. W zasadach i roztworach neutralnych będą miały zupełnie inny kolor niż w środowisku kwaśnym.

3. Kwasy reagują z metalami, gdy spełnione są następujące warunki:

- metal na skali aktywności powinien być jak najbardziej reaktywny. Tak więc srebro, złoto i miedź nie będą reagować z kwasem, a cynk, wapń i sód, wręcz przeciwnie, będą oddziaływać bardzo aktywnie. Ponadto uwolni się dużo gazów wodorowych i duża liczba ciepło.

Niektóre metale reagują tylko z rozcieńczonymi kwasami. Jeśli kwasy są skoncentrowane (bezwodne), nie nastąpi żadne podstawienie.

Istnieją dwa rodzaje kwasów: organiczne i nieorganiczne, różnice między nimi polegają na tym, że te pierwsze zawsze zawierają cząsteczki węgla.
Organiczne wchodzą do organizmu z jagodami, warzywami, owocami i produktami mlecznymi. Niektóre kwasy to witaminy, np. witamina C – askorbinowy.

Kwasy nieorganiczne mogą również pochodzić z pożywienia, ale mogą być również wytwarzane przez organizm samodzielnie. Kwas solny obecny jest w soku żołądkowym, pod jego działaniem giną bakterie, które dostają się do żołądka wraz z pokarmem. Kwas siarkowodorowy występuje w wodzie mineralnej.

Zastosowanie kwasów

Kwas siarkowy zajmuje pierwsze miejsce wśród kwasów. Stosowany jest w dużych ilościach do produkcji nawozów, włókien chemicznych, leków. Jest wypełniona bateriami kwasowymi, używanymi do wydobywania metali z rudy. W przemyśle naftowym służy do oczyszczania produktów ropopochodnych.

Kwas octowy ma działanie bakteriobójcze, jego roztwór jest używany do konserwacji żywności, do produkcji leków, w produkcji, w farbiarstwie i drukarstwie.

Kwas chlorowodorowy jest stosowany do obróbki stref odwiertów w przemyśle naftowym.

Kwas azotowy odgrywa ważną rolę w produkcji nawozów, lakierów, barwników, tworzyw sztucznych, materiałów wybuchowych i leków.

Kwas fosforowy jest składnikiem preparatów odtłuszczających do materiały metalowe przed nałożeniem środków ochronnych. Jest włączany do środków konwertujących rdzę przed nałożeniem farby i stosowany jako ochrona przed korozją rurociągów.

Kwas cytrynowy wykorzystywany jest w tworzeniu kosmetyków, jako rozcieńczalnik i środek konserwujący. Ze względu na swoje właściwości wybielające, oczyszczające i ściągające jest stosowany w kremach oczyszczających, płukankach, kremach przeciwpigmentacyjnych i farbach do włosów.

Kwas acetylosalicylowy jest skuteczny w profilaktyce chorób układu sercowo-naczyniowego, ogranicza powstawanie zakrzepów krwi, działa przeciwbólowo, dlatego jest stosowany.

Kwas borowy jest również stosowany ze względu na swoje właściwości antyseptyczne. Stosowany jest przy pediculosis (wszy), w leczeniu zapalenia ucha, zapalenia spojówek, zapalenia skóry.

Kwas stearynowy jest używany do produkcji mydła. Dodanie go do mydła sprawia, że ​​produkt pozostawia skórę gładką, miękką i działa kojąco.

Plan:

Wstęp

• 1 Definicja kwasu
• 2 Klasyfikacja kwasów
• 3 Właściwości chemiczne kwasów
• 4 Niektóre popularne kwasy
  • 4.1 Kwasy nieorganiczne (mineralne).
  • 4.2 kwasy organiczne
• 5 Interesujące fakty
Notatki

Wstęp

kwasy- substancje złożone, które składają się z atomów wodoru, które można zastąpić atomami metali, oraz reszt kwasowych. Swoją nazwę zawdzięczają kwaśnemu smakowi większości kwasów. W roztworach wodnych dysocjują na kation wodoru (proton) i anion reszty kwasowej.

Według Lewisa kwas to elektrolit (substancja biorąca udział w reakcjach z przeniesieniem elektronu), który przyjmuje parę elektronów w reakcji z zasadą, czyli substancję, która oddaje parę elektronów (patrz kwas Lewisa ). W teorii Bronsteda-Lowry'ego kwas to substancja, która przekazuje proton (zasada to substancja, która przyjmuje proton).

W ramach teorii dysocjacji elektrolitycznej kwas jest elektrolitem, podczas którego z kationów powstają tylko kationy wodoru.

Kwas solny (w szklance)

1. Oznaczanie kwasu

W 1778 roku francuski chemik Antoine Lavoisier zasugerował, że właściwości kwasowe wynikają z obecności atomów tlenu w cząsteczce. Hipoteza ta szybko okazała się nie do utrzymania, ponieważ wiele kwasów nie ma w swoim składzie tlenu, a wiele związków zawierających tlen nie wykazuje właściwości kwasowych. Niemniej jednak to właśnie ta hipoteza nadała nazwę tlenowi jako pierwiastkowi chemicznemu.

W 1839 roku niemiecki chemik Justus Liebig zdefiniował kwasy w następujący sposób: kwas to związek zawierający wodór, którego wodór można zastąpić metalem, tworząc sól.

Pierwszą próbę stworzenia ogólnej teorii kwasów i zasad podjął szwedzki fizykochemik Svante Arrhenius. Zgodnie z jego teorią sformułowaną w 1887 r. kwas to związek, który dysocjuje w roztworze wodnym, tworząc protony (jony wodoru H+). Teoria Arrheniusa szybko pokazała swoje ograniczenia: nie potrafiła wyjaśnić wielu faktów doświadczalnych. W naszych czasach ma to głównie znaczenie historyczne i pedagogiczne.

Obecnie najpowszechniejsze są trzy teorie kwasu i zasady. Nie zaprzeczają sobie, lecz uzupełniają.

• Przez teoria solwosystemów, który został zapoczątkowany pracą amerykańskich chemików Cady'ego i Franklina, opublikowaną w latach 1896-1905, kwas jest związkiem, który daje w roztworze te jony dodatnie, które powstają podczas własnej dysocjacji rozpuszczalnika (H 3 O +, NH 4 +) . Ta definicja jest dobra, ponieważ nie jest związana z roztworami wodnymi.
• Przez protonowa teoria kwasów i zasad, wysunięte w 1923 roku niezależnie przez duńskiego naukowca Johannesa Brönsteda i angielskiego naukowca Thomasa Lowry'ego, kwasy - substancje zawierające wodór, które podczas reakcji wydzielają dodatnie jony wodoru - protony. Słabością tej teorii jest to, że nie obejmuje ona substancji bezwodorowych, które wykazują właściwości kwasowe, tzw. kwasów aprotonowych.
• Przez teoria elektroniczna, zaproponowany w 1923 roku przez amerykańskiego fizykochemika Gilberta Lewisa, kwas - substancja akceptująca pary elektronów, czyli akceptor par elektronów. Zatem w teorii Lewisa kwas może być cząsteczką lub kationem, który ma niskoenergetyczny wolny orbital molekularny.
• Pearson zmodyfikował teorię Lewisa uwzględniając charakterystykę orbitali akceptorowych, wprowadzając pojęcie twardych i miękkich kwasów i zasad (zasada Pearsona lub zasada HICA). Twarde kwasy charakteryzują się odpowiednio dużą elektroujemnością i małą polaryzowalnością atomu niosącego swobodny orbital, miękkie kwasy charakteryzują się odpowiednio niską elektroujemnością i dużą polaryzowalnością atomu niosącego swobodny orbital.

Należy również zauważyć, że wiele substancji wykazuje właściwości amfoteryczne, to znaczy zachowują się jak kwasy w reakcjach z zasadami i jak zasady w reakcjach z silniejszym kwasem.

2. Klasyfikacja kwasów

• Według zawartości tlenu
  • beztlenowy (HCl, H2S);
  • zawierające tlen (HNO 3).
• Według zasadowości - liczba kwaśnych atomów wodoru
  • Jednozasadowy (HNO 3);
  • Dwuzasadowy (H2SeO4, kwas azelainowy);
  • Trójzasadowy (H3PO4, H3BO3).
  • Czteroosobowy (H 4 CO 4).
  • sześć podstawowych
• Siłą
  • Silne - dysocjują prawie całkowicie, stałe dysocjacji są większe niż 1 × 10-3 (HNO 3);
  • Słaby - stała dysocjacji jest mniejsza niż 1 × 10-3 (kwas octowy K d \u003d 1,7 × 10-5).
• Przez zrównoważony rozwój
  • Odporny (H 2 SO 4);
  • Niestabilny (H2CO3).
• Poprzez przynależność do klas związków chemicznych
  • nieorganiczny (HBr);
  • Organiczny (HCOOH);
• Przez zmienność
  • Lotne (H2S, HCl);
  • Nielotne (H 2 SO 4);
• Przez rozpuszczalność w wodzie
  • Rozpuszczalny (H2SO4);
  • Nierozpuszczalny (H 2 SiO 3);

3. Właściwości chemiczne kwasów

• Interakcja z tlenkami zasadowymi w celu wytworzenia soli i wody:

• Interakcja z tlenkami amfoterycznymi w celu wytworzenia soli i wody:

• Interakcja z alkaliami w celu wytworzenia soli i wody (Reakcja neutralizacji):

• Interakcja z nierozpuszczalnymi zasadami z wytworzeniem soli i wody, jeśli otrzymana sól jest rozpuszczalna:

• Interakcja z solami w przypadku wytrącenia lub uwolnienia gazu:

• Silne kwasy wypierają słabsze z ich soli:

(w tym przypadku powstaje niestabilny kwas węglowy, który natychmiast rozkłada się na wodę i dwutlenek węgla)

• W przypadku kwasu azotowego i stężonego kwasu siarkowego reakcja przebiega inaczej:

• Kwasy organiczne charakteryzują się reakcją estryfikacji (interakcja z alkoholami w celu utworzenia estru i wody):

Na przykład,

4. Niektóre popularne kwasy

4.1. Kwasy nieorganiczne (mineralne).

• Kwas azotowy
• Kwas azotowy
• Kwas borowy
• Kwas bromowodorowy
• Kwas jodowodorowy
• Kwas jodowy
• Kwas jodowy
• Kwas Siarkowy
• Kwas chlorowodorowy
• Kwas ortofosforowy
• Kwas ortokarboksylowy
• kwas siarkawy
• Kwas siarkowodorowy
• Kwas fluorowodorowy
• Kwas podchlorawy
• Kwas chlorowy
• Kwas chlorawy
• Kwas nadchlorowy
• Kwas krzemowy
• Kwas nadmanganowy
• Kwas węglowy
• Kwas cyjanowodorowy
• Kwas fluorowodorowy
• Kwas rodanowy
• Kwas tiosiarkowy
• Kwas arsenowy
• Kwas molibdenowy
• Kwas technetyczny (kwas nadtechnetyczny)
• Kwas polonowy
• kwas plutonowy (H2PuO4)
• Kwas metafosforowy
• Kwas chromowy

4.2. kwasy organiczne

• Kwas adypinowy
• Kwas azelainowy
• Kwas akrylowy
• Kwas akonitowy
• Kwas askorbinowy (witamina C)
• Kwas walerianowy
• Kwas winny
• Kwas hialuronowy
• Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA)
• Kwas kapronowy
• Kwas laurynowy
• Kwas lizergowy
• Kwas cytrynowy
• Kwas masłowy
• Kwas malonowy
• Kwas mlekowy
• Kwas moczowy
• Kwas mrówkowy
• Kwas oleinowy
• Kwas palmitynowy
• kwas pirogronowy
• kwas propionowy
• Kwas salicylowy
• Kwas stearynowy
• Kwas octowy
• Kwas szczawiowy
• Kwas jabłkowy
• kwas bursztynowy

5. Ciekawe fakty

• Zwierzę podziemne, nagi kret, ma niewrażliwe na kwasy komórki skóry nawet przy pH poniżej 3,5.
• W żołądku krokodyla pH jest mniejsze niż 0,5.