Кислоты

Кислотами называются сложные вещества, диссоциирующие в водных растворах с образованием гидратированных катионов водорода:

НСl + Н₂О = Н₃О⁺ + Сl^-

НNО₃ + Н₂О = Н₃О⁺ + NО^-₃

По своему составу кислоты делятся на бескислородные (НСl, Н₂S, НСN, HI и др.) и кислородные (H₂SО₄, НNО₃, H₃PO₄, H₂SiO₃ и др.)

Для названия кислот обычно используются русская номенклатура согласно которой названия бескислородных кислот производится от названия неметалла с прибавлением суффикса «исто» (реже «о») и слова водородная:

Н₂S – сероводородная кислота;

НСl – хлористоводородная кислота;

НСN – цианистоводородная кислота.

В случае кислородосодержащих кислот их названия зависят от степени окисления элемента – кислотообразователя. Если элемент проявляет свою высшую степень окисления, то к его названию прибавляют окончание «ная» или «овая», например:

H₂S⁶⁺О₄ – серная кислота;

Н₂W⁶⁺О₄ – вольфрамовая кислота;

HMn⁷⁺O₄ – марганцовая кислота;

HN⁵⁺O₃ – азотная кислота.

Для кислот с более низкой степенью окисления к названию кислотообразователя добавляется окончание «истая».

H₂S⁴⁺О₃ – сернистая кислота;

HN³⁺O₂ – азотистая кислота;

H₂P³⁺O₃ – фосфористая кислота.

При проявлении элементом еще более низкой степени окисления к его названию прибавляется окончание «оватистая»:

HBr¹⁺O – бромноватистая кислота;

H₃P¹⁺O₂ – фосфорноватистая кислота.

Наконец, для кислот, в которых кислотообразующий элемент проявляет промежуточную степень окисления по сравнению с соответствующими кислотами, имеющими названия с окончанием «ная» и «истая», к его названию добавляется окончание «оватая». Так четыре кислоты, которые могут образовать хлор в зависимости от проявляемой им степени окисления можно назвать так:

НСl¹⁺О – хлорноватистая кислота;

НСl³⁺О₂ – хлористая;

НСl⁵⁺О₃ – хлорноватая кислота;

НСl⁷⁺О₄ – хлорная кислота.

Название кислоты определяется и числом молекул воды, присоединенных к молекуле ангидрида кислоты. В этом случае перед названием наименее гидратированной формы кислоты ставится приставка – «мета», а перед названием более гидратированной кислоты приставка «орто». Так, при взаимодействии фосфорного ангидрида с водой могут быть получены мета - и ортофосфорные кислоты:

HPO₃ – метафосфорная кислота;

H₃PO₄ – ортофосфорная кислота.

Кислоты, молекулы которых содержат более одного кислотного остатка, называются поликислотами. Их можно рассматривать как продукты присоединения к кислородосодержащей кислоте ангидрида той же или другой кислоты. Так, при растворении хромового ангидрида в воде получается хромовая кислота:

CrO₃ + H₂O = H₂CrO₄

Чем концентрированнее водный раствор CrO_3, тем более конденсированные кислоты он содержит:

H₂CrO₄ * CrO₃ – дихромовая кислота H₂Cr₂O₇

трихромовая кислота H₂Cr₃O₁₀

тетрахромовая кислота H₂Cr₄O_13.

Существуют и другие разновидности кислот. Так, кислоты, в или все атомы кислорода замещены серой, называются (H₂S₂O₃), а кислоты, содержащие в своем составе «перекисную цепочку» - надкислотами (H₂S₂O₈). первая кислота называется тиосерной, а вторая – надсерной кислотой.

Названия наиболее распространенных в практической деятельности человека кислот и соответствующих им солей предоставлены в таблице 1.

При составлении графических формул всех перечисленных выше видов кислот следует учитывать, что в молекулах кислородосодержащих кислот атомы водорода, способные замещаться атомами металлов, связаны с элементом – кислотообразователем через атом кислорода. В молекулах бескислородных кислот атом водорода связан непосредственно с атомами неметалла:

(H₂S) (H₂SO₄) (H₂S₂O₃) (H₂S₂O₈)

Число атомов водорода, которые способны замещаться атомами металла, определяют основность кислот. Так,

НNО₃, НСl, HI , НСlО₄ – одноосновные

H₂SiO₃, H₂CrO₄, H₂SO₄ – двухосновные

Н₃ВО₃, H₃PO₄ – трехосновные кислоты.

У некоторых кислот их основность не совпадает с числом содержащихся в их молекулах атомов водорода. например, в фосфористой (H₃PO₄) кислоте основность равна двум, а в фосфорноватистой (H₃PO₂) – единице:

В первой кислоте два атома водорода (соединенные с атомами кислорода) способны замещаться на атомы металла, во второй только один.

Двух- и многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

H₃PO₄ Н⁺ + H₂PO^-₄

H₂PO^-₄ Н⁺ + HPO^2-₄

HPO^2-₄ Н⁺ + PO^3-₄

В связи с этим валентность кислотного остатка (H₂PO^-₄, HPO^2-₄, PO^3-₄) определяется количеством атомов водорода, посылаемых в раствор молекулой кислоты.

К важнейшим свойствам кислот относится их способность взаимодействовать с гидроксидами (реакция нейтрализации), основными и амфотерными оксидами с образованием солей:

3НСl + Fe (OH)₃ = FeCl₃ + 3H₂O

H₂SO₄ + CuO = CuSO₄ + H₂O

6HCl + Al₂O₃ = 2AlCl₃ + 3H₂O

Помимо этого кислоты взаимодействуют с металлами. В зависимости от активности металла (его положения в ряду напряжений металлов) и природы кислоты в результате таких реакций выделяется либо водород, либо продукты восстановления окисляющей кислоты:

Zn + H₂SO_{4 (разб)} = ZnSO₄ + H₂

Mn + 2HCl = MnCl₂ + H₂

Cu⁰ + H₂SO_{4 (конц)} = Cu²⁺SO₄ + S⁴⁺O₂ +2H₂O

3Cu^O + 8HN⁵⁺O₃ = Cu (NO₃)₂ + 2N²⁺O + 4H₂O

Водные растворы кислот имеют кислый вкус и окрашивают индикаторы: лакмус в красный, метилоранж – в розовый цвет. Фенолфталеин в кислой среде не меняет окраски.