Кислоты

Индикаторы представляют собой вещества сложного строения. В растворах оснований и в  нейтральных растворах они имеют  иную окраску, чем в растворах  кислот. Об индикаторах мы более  подробно расскажем в следующем  параграфе на примере их реакций  с основаниями. 
 

2. Взаимодействие  кислот с основаниями. Эта реакция,  как вы уже знаете, называется  реакцией нейтрализации. Кислота  реагируют с основанием с образованием  соли, в которой всегда в неизменном  виде обнаруживается кислотный  остаток. Вторым продуктом реакции  нейтрализации обязательно является  вода. Например: 
 
 

Для реакций  нейтрализации достаточно, чтобы  хотя бы одно из реагирующих веществ  было растворимо в воде. Поскольку  практически все кислоты растворимы в воде, они вступают в реакции  нейтрализации не только с растворимыми, но и с нерастворимыми основаниями. Исключением является кремниевая кислота, которая плохо растворима в воде и поэтому может реагировать  только с растворимыми основаниями  – такими как NaOH и KOH: 

H2SiO3 + 2 NaOH = Na2SiO3 + 2H2O

3. Взаимодействие  кислот с основными оксидами. Поскольку основные оксиды –  ближайшие родственники оснований  – с ними кислоты также вступают  в реакции нейтрализации: 

Как и в случае реакций с основаниями, с основными  оксидами кислоты образуют соль и  воду. Соль содержит кислотный остаток  той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации. 

Например, фосфорную  кислоту используют для очистки  железа от ржавчины (оксидов железа). Фосфорная кислота, убирая с поверхности  металла его оксид, с самим  железом реагирует очень медленно. Оксид железа превращается в растворимую  соль FePO4, которую смывают водой  вместе с остатками кислоты. 

4. Взаимодействие  кислот с металлами. Как мы  видим из предыдущего примера,  для взаимодействия кислот с  металлом должны выполняться  некоторые условия (в отличие  от реакций кислот с основаниями  и основными оксидами, которые  идут практически всегда). 

Во-первых, металл должен быть достаточно активным (реакционноспособным) по отношению к кислотам. Например, золото, серебро, ртуть и некоторые другие металлы с кислотами не реагируют. Такие металлы как натрий, кальций, цинк – напротив – реагируют очень активно с выделением газообразного водорода и большого количества тепла. 

По реакционной  способности в отношении кислот все металлы располагаются в  ряд активности металлов (табл. 8-3). Слева  находятся наиболее активные металлы, справа – неактивные. Чем левее находится металл в ряду активности, тем интенсивнее он взаимодействует с кислотами.

Табл. 3. Ряд активности металлов. 

Во-вторых, кислота  должна быть достаточно сильной, чтобы  реагировать даже с металлом из левой части табл. 3. Под силой кислоты понимают ее способность отдавать ионы водорода H+. 

Например, кислоты  растений (яблочная, лимонная, щавелевая  и т.д.) являются слабыми кислотами  и очень медленно реагируют с  такими металлами как цинк, хром, железо, никель, олово, свинец (хотя с  основаниями и оксидами металлов они способны реагировать).  

С другой стороны, такие сильные кислоты как  серная или соляная (хлороводородная) способны реагировать со всеми металлами из левой части табл.3. 

В связи с  этим существует еще одна классификация кислот – по силе. В таблице 4 в каждой из колонок сила кислот уменьшается сверху вниз. 
 
 
 
 

Таблица 4. Классификация кислот на сильные и слабые кислоты.

** Следует помнить,  что в реакциях кислот с  металлами есть одно важное  исключение. При взаимодействии  металлов с азотной кислотой  водород не выделяется. Это связано  с тем, что азотная кислота  содержит в своей молекуле  сильный окислитель – азот  в степени окисления +5. Поэтому  с металлами в первую очередь  реагирует более активный окислитель N+5, а не H+, как в других кислотах. Выделяющийся все же в каком-то  количестве водород немедленно  окисляется и не выделяется  в виде газа. Это же наблюдается  и для реакций концентрированной  серной кислоты, в молекуле  которой сера S+6 также выступает  в роли главного окислителя. Состав  продуктов в этих окислительно-восстановительных реакциях зависит от многих факторов: активности металла, концентрации кислоты, температуры. Например: 

Cu + 4 HNO3(конц.) =Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O 

3 Cu + 8HNO3(разб.) = 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 

8 K + 5 H2SO4(конц.) = 4 K2SO4 + H2S + 4 H2O 

3 Zn + 4 H2SO4(конц.) = 3 ZnSO4 + S + 4 H2O 

Есть металлы, которые реагируют с разбавленными  кислотами, но не реагирует с концентрированными (т.е. безводными) кислотами – серной кислотой и азотной кислотой.  

Эти металлы  – Al, Fe, Cr, Ni и некоторые другие – при контакте с безводными кислотами сразу же покрываются продуктами окисления (пассивируются). Продукты окисления, образующие прочные пленки, могут растворяться в водных растворах кислот, но нерастворимы в кислотах концентрированных. 

Это обстоятельство используют в промышленности. Например, концентрированную серную кислоту  хранят и перевозят в железных бочках.