§ 7.4. Кислоты

Определение кислот с точки зрения теории диссоциации было дано ранее (см. § 5.3). Дальнейшее развитие химии уточнило и дополнило определения кислот и оснований.

Согласно протонной теории, предложенной И.Бренстедом,

кислотой называют вещество, отщепляющее при данной ре¬

акции протоны, а основанием вещество, способное прини¬

мать протоны. Любая реакция отщепления протона выра¬ жается уравнением кислота -* основание + Н+.

Такие определения объясняют, например, основные

свойства аммиака, который за счет неподеленной пары элек¬

тронов атома азота принимает протон при взаимодействии с

кислотами, образуя ион аммония (см. § 3.2).

Еще более общее определение кислот и оснований дано Г.Лыоисом, предположившим, что кислотно-основные вза¬

имодействия необязательно происходят с переносом протона.

В таких взаимодействиях по Льюису основная роль отводит¬

ся участию электронных пар.

Катионы, анионы или нейтральные молекулы, способные

принять одну или несколько пар электронов, называют кисло¬

тами Льюиса.

собная принимать электронную пару при взаимодействии с аммиаком:

Катионы, анионы или нейтральные молекулы, способные

отдавать электронные пары, называют основаниями Льюиса.

В только что рассмотренном примере аммиак является осно¬

ванием.

В табл. 7.1 сопоставлены различные определения кислот и

оснований, используемые в настоящее время.

Таблица 7.1. Сопоставление определений кислот и оснований

110

Номенклатура кислот. Поскольку существуют различные определения кислот, то их классификация и номенклатура

довольно условны. Обычно названия кислородных кислот

производятся от названия неметалла с прибавлением окон¬

чаний -пая, -вая, если степень окисления неметалла равна по- меру группы. По мере понижения степени окисления суффик¬

сы меняются в следующем порядке: -оеатая, -истая, -

оватистая:

Получение кислот. Бескислородные кислоты могут быть

получены при непосредственном соединении неметаллов с

водородом, например HCI, НВг, Нгв и др.

Кислородсодержащие кислоты могут быть получены при

взаимодействии кислотных оксидов с водой (см. выше).

Как бескислородные, так и кислородсодержащие кислоты

можно получить по реакциям обмена между солями и други¬ ми кислотами.

Химические свойства кислот можно разделить на две

группы: общие для всех кислот реакции, связанные с наличи¬

ем в их растворах иона Н+ и специфические, т.е. характерные

для конкретных кислот.

Ион водорода может вступать в окислительно¬

восстановительные реакции, но может вступать и в реакции соединения с отрицательно заряженными или нейтральными

частицами, имеющими неподеленные пары электронов

(кислотно-основное взаимодействие).

К первому типу превращений кислот относятся реакции

кислот с металлами, стоящими в ряду напряжений до водо¬

рода, например:

Fe + 2Н* = Fe2* + H2t.

К кислотно-основному типу относятся реакции с основ¬

ными оксидами и основаниями (см. выше).

Специфические свойства кислот связаны, в первую оче¬

редь, с их ОВР. Бескислородные кислоты в водном растворе

могут только окисляться, например:

111

2KMn04 + 16HCI = 5С!2 + 2KCI + 2MnCI2 + 8Н20.

Кислородсодержащие кислоты могут окисляться только

когда центральный атом в них находится в промежуточной

степени окисления, как, например, в сернистой кислоте:

H2S03 + Cl2 + Н20 = H2S04 + 2HCI.

Многие кислородсодержащие кислоты, в которых цент¬

ральный атом имеет максимальную степень окисления (S6*,

N5+) проявляют свойства сильных окислителей (см. далее раз¬

делы, посвященные азотной и серной кислоте).

§ 7.5. Соли

Определение солей с точки зрения теории диссоциации см.

в § 5.3. Соли принято делить на три группы: средние, кислые и

основные. В средних солях все атомы водорода соответствую¬

щей кислоты замещены на катионы, в кислых солях они заме¬

щены только частично, в основных солях группы ОН соответ¬

ствующего основания частично замещены на кислотные

остатки.

Существуют также и другие типы солей, например двой¬

ные соли, в которых содержатся два разных катиона и один

анион: СаСОэ МдС03 (доломит), KAI(S04)2 (алюмокалиевые

квасцы), или смешанные соли, в которых содержится один ка¬

тион и два разных аниона: СаОС12.

Соли представляют собой ионные соединения, и их назва¬ ния строятся по названиям катионов и анионов. Для солей

бескислородных кислот к названию неметалла добавляется

суффикс -ид, например хлорид натрия NaCI, сульфид железа

(II) FeS и др.

При наименовании солей кислородсодержащих кислот к

латинскому корню названия элемента добавляется оконча¬

ние -am для высших степеней окисления, -ит для более низ¬

ких (для некоторых кислот используется приставка гиподля

низких степеней окисления неметалла; для солей хлорной и

марганцовой кислот используется приставка пер-): карбонат

кальция СаС03, сульфат железа (III) Fe2(S04)3l сульфит же¬ леза (II) FeS03, гипохлорит калия KOCI, хлорит калия КСЮ2,

хлорат калия КСЮ3, перхлорат калия KCIO4, перманганат

калия КМПО4, дихромат калия К2Сг207.

112

Способы получения. Соли тесно связаны со всеми осталь¬

ными классами неорганических соединений и могут быть по¬

лучены практически из любого класса (си. задачу 2). Боль¬ шинство способов получения солей обсуждено выше.

Химические свойства. Многие соли устойчивы при нагре¬

вании. Однако соли аммония, а также некоторые соли мало¬ активных металлов, слабых кислот и кислот, в которых эле¬

менты проявляют высшие степени окисления, при

нагревании разлагаются, например:

2Ад2С03 = 4Ад + 2С02 + 02, NH I = NH3 + HI,

2KN03 = 2KN02 + 02,

4FeS04 = 2Fe203 + 4S02 + 02l 2Zn(N03)2 = 2ZnO + 4N02 + 02l 2AgN03 = 2Ag + 2N02 + 02, NH4NO3 = N20 + 2H20, (NH4)2Cr207 = СГ2О3 + N2 + 4H20, 2KCI03 = 2KCI + 302.

При химических реакциях солей проявляются особенности как их катионов, так и анионов. Ионы металлов, находя¬

щиеся в растворах, могут вступать в реакции с анионами с образованием нерастворимых соединений или же в ОВР:

Ад+ + СГ = AgCll,

Ад* + е = Ад0.

С другой стороны, анионы, входящие в состав солей, мо¬

гут соединяться с катионами с образованием осадков или

участвовать в ОВР:

S2' + 2Н+ = H2St,

NO3- + 2Н+ + е = N02t + Н20.

Кислые и основные соли. По международной номенклату¬

ре атом водорода, входящий в состав кислой соли, обознача¬

ется приставкой гидро-, а группа ОН приставкой гидрокси-: NaHS гидросульфид натрия, А1(0Н)2С1 дигидроксихло-

рид алюминия.

Способы получения и свойства. Кислые соли получают ли¬

бо неполной нейтрализацией кислот, либо действием избыт¬

ка кислот на средние соли, щелочи или оксиды (см. задачу 5):

113