Автор работы: Пользователь скрыл имя, 07 Января 2012 в 11:56, курсовая работа
Кисло́ты — сложные вещества, в состав которых обычно входят атомы водорода, способные замещаться на атомы металлов, и кислотный остаток. Водные растворы кислот имеют кислый вкус, обладают раздражающим действием, способны менять окраску индикаторов, отличаются рядом общих химических свойств.
Определение кислоты
Кисло́ты — сложные вещества, в состав которых обычно входят атомы водорода, способные замещаться на атомы металлов, и кислотный остаток. Водные растворы кислот имеют кислый вкус, обладают раздражающим действием, способны менять окраску индикаторов, отличаются рядом общих химических свойств.
Определение кислоты
Определения кислот
и оснований претерпели значительную
эволюцию по мере расширения теоретических
представлений о природе
В 1778 французский
химик Антуан Лавуазье предположил,
что кислотные свойства обусловлены
наличием в молекуле атомов кислорода.
Эта гипотеза быстро доказала свою
несостоятельность, так как многие
кислоты не имеют в своём составе
кислорода, в то время как многие
кислородсодержащие соединения не проявляют
кислотных свойств. Тем не менее,
именно эта гипотеза дала название
кислороду как химическому
В 1839 немецкий химик
Юстус Либих дал такое определение кислотам:
кислота — это водородосодержащее соединение,
водород которого может быть замещён на
металл с образованием соли.
Первую попытку
создать общую теорию кислот и
оснований предпринял шведский физикохимик
Сванте Аррениус. Согласно его теории,
сформулированной в 1887, кислота — это
соединение, диссоциирующее в водном растворе
с образованием протонов (ионов водорода
H+). Теория Аррениуса быстро показала свою
ограниченность, она не могла объяснить
многих экспериментальных фактов. В наше
время она имеет главным образом историческое
и педагогическое значение.
В настоящее время наиболее распространены три теории кислоты и оснований. Они не противоречат друг другу, а дополняют.
По теории сольвосистем, начало которой положили работы американских химиков Кэди и Франклина, опубликованные в 1896—1905 гг., кислота — такое соединение, которое даёт в растворе те положительные ионы, которые образуются при собственной диссоциации растворителя (Н3О+, NH4+). Это определение хорошо тем, что не привязано к водным растворам.
По протонной теории кислот и оснований, выдвинутой в 1923 г. независимо датским учёным Йоханнесом Брёнстедом и английским учёным Томасом Лоури, кислоты — водородсодержащие вещества, отдающие при реакциях положительные ионы водорода — протоны. Слабость этой теории в том, что она не включает в себя не содержащие водорода вещества, проявляющие кислотные свойства, так называемые апротонные кислоты.
По электронной теории, предложенной в 1923 г. американским физикохимиком Гилбертом Льюисом, кислота — вещество, принимающее электронные пары, то есть акцептор электронных пар. Таким образом, в теории Льюиса кислотой могут быть как молекула, так и катион, обладающие низкой по энергии свободной молекулярной орбиталью.
Пирсон модифицировал
теорию Льюиса с учётом характеристик
орбиталей-акцепторов, введя понятие жёстких
и мягких кислот и оснований (принцип Пирсона
или принцип ЖМКО). Жёсткие кислоты характеризуются
высокой электроотрицательностью и низкой
поляризуемостью атома, несущего свободную
орбиталь, мягкие кислоты, соответственно,
характеризуются низкой электроотрицательностью
и высокой поляризуемостью атома, несущего
свободную орбиталь.
Следует также отметить, что многие вещества проявляют амфотерные свойства, то есть ведут себя как кислоты в реакциях с основаниями и как основания — в реакциях с более сильной кислотой.
Классификация кислот
По содержанию кислорода
бескислородные (HCl, H2S);
кислородосодержащие (HNO3,H2SO4).
По основности — количество кислых атомов водорода
Одноосновные (HNO3);
Двухосновные (H2SeO4, двухосновные предельные карбоновые кислоты);
Трёхосновные (H3PO4, H3BO3).
Полиосновные (практически не встречаются).
По силе
Сильные — диссоциируют практически полностью, константы диссоциации больше 1×10−3 (HNO3);
Слабые — константа диссоциации меньше 1×10−3 (уксусная кислота Kд= 1,7×10−5).
По устойчивости
Устойчивые (H2SO4);
Неустойчивые (H2CO3).
По принадлежности к классам химических соединений
Неорганические (HBr);
Органические (HCOOH,CH3COOH);
По летучести
Летучие (H2S, HCl);
Нелетучие (H2SO4) ;
По растворимости в воде
Растворимые (H2SO4);
Нерастворимые
(H2SiO3);
Химические свойства кислот
Взаимодействие с основными оксидами с образованием соли и воды:
Взаимодействие с амфотерными оксидами с образованием соли и воды:
Взаимодействие со щелочами с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):
Взаимодействие с нерастворимыми основаниями с образованием соли и воды, если полученная соль растворима:
Взаимодействие с солями, если выпадает осадок или выделяется газ:
Сильные кислоты вытесняют более слабые из их солей:
(в данном случае образуется непрочная угольная кислота , которая сразу же распадается на воду и углекислый газ)
Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из раствора кислоты (кроме азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной кислоты ), если образующаяся соль растворима:
С азотной кислотой и концентрированной серной кислотами реакция идёт иначе:
Для органических кислот характерна реакция этерификации (взаимодействие со спиртами с образованием сложного эфира и воды):
Например,
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.1).
Таблица 1. Классификация
кислот по составу.
Кислородсодержащие кислоты | Бескислородные кислоты |
H₂SO₄ серная кислота | HF фтороводородная кислота |
H₂SO₃ сернистая кислота | HCl хлороводородная кислота (соляная кислота) |
HNO₃ азотная кислота | HBr бромоводородная кислота |
H₃PO₄ фосфорная кислота | HI иодоводородная кислота |
H₂CO₃ угольная кислота | H₂S сероводородная кислота |
H₂SiO₃ кремниевая 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. 2:
Таблица 2. Классификация кислот по числу атомов водорода.
КИСЛОТЫ | ||
Одноосновные | Двухосновные | Трехосновные |
HNO₃ азотная | H₂SO₄ серная | H₃PO₄ фосфорная |
HF фтороводородная | H₂SO₃ сернистая | |
HCl хлороводородная | H₂S сероводородная | |
HBr бромоводородная | H₂CO₃ угольная | |
HI иодоводородная | H₂SiO₃ кремниевая |
** Термин "одноосновная
кислота" возник потому, что
для нейтрализации одной
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.
1. 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.