Кислоты - это сложные химические соединения, в основе которых содержится один или несколько атомов водорода и кислотный остаток. Слово «кислота» по значению связано со словом «кислый», так как имеют общий корень. Отсюда следует, что растворы всех кислот имеют кислый вкус. Несмотря на это, не все растворы кислот можно пробовать на вкус, так как некоторые из них относятся к едким и ядовитым растворам. Кислоты, благодаря своим свойствам, широко применяются в быту, медицине, промышленности и других сферах.

История изучения кислот

Человечеству кислоты были известны еще с древних времен. Очевидно, первой кислотой, полученной человеком в результате брожения (окисления на воздухе) вина, стала уксусная кислота. Уже тогда были известны некоторые свойства кислот, которые применялись для растворения металлов, получения минеральных пигментов, например: карбоната свинца. В период средневековья алхимики «открывают» новые кислоты - минерального происхождения. Первую попытку объединить все кислоты общим свойством сделал физикохимик Сванте Аррениус (Стокгольм, 1887 год). В настоящее время наука придерживается теории кислот и оснований Брёнстеда — Лоури и Льюиса, основанная в 1923 году.

Щавелевая кислота (этандиовая кислота) относится к сильным органическим кислотам и обладает всеми свойствами карбоновых кислот. Она представляет собой бесцветные кристаллы, которые хорошо растворяются в воде, неполностью в этиловом спирте и нерастворимы в бензоле. В природе щавелевая кислота встречается в таких растениях, как: щавель, карамболь, ревень 3уи др.

Применение:

В химической промышленности (для изготовления чернил, пластмассы);

В металлургии (для очистки ржавчины, накипи);

В текстильной промышленность (при покраске мехов и тканей);

В косметологии (отбеливающее средство);

Для очистки и снижения жесткости воды;

В медицине;

В фармакологии.

Щавелевая кислота ядовита и токсична, при попадании на кожу, слизистые оболочки и органы дыхания вызывает раздражение.

В нашем интернет-магазине можно щавелевую кислоту купить всего за 258 руб.

Салициловая кислота - это кристаллический порошок, который хорошо растворяется в спирте, но плохо в воде. Впервые был получен из коры ивы (откуда и получила свое название) химиком Рафаэлем Пириа в 1838 году в Италии.

Широко применяется:

В фармакологии;

В медицине (противовоспалительное, ранозаживляющее, антисептическое средство для лечения ожогов, бородавок, угревой сыпи, экземы, выпадения волос, обильного потовыделения, ихтиоза, мозолей, отрубевидных лишаев и т.д.);

В косметологии (как отшелушивающее, антисептическое средство);

В пищевой промышленности (при консервировании продуктов).

При передозировке данная кислота убивает полезные бактерии, пересушивает кожу, что может спровоцировать появление угрей. В качестве косметологического средства не рекомендуется использовать больше одного раза в день.

Салициловая кислота цена всего за 308 руб.

Борная кислота (ортоборная кислота) имеет вид блестящего кристаллического порошка, жирного на ощупь. Относится к слабым кислотам, лучше растворяется в горячей воде и в растворах солей, менее - в холодной воде и минеральных кислотах. В природе встречается в виде минерала сассолина, в минеральных водах, природных рассолах и горячих источниках.

Применяется:

В промышленности (при изготовлении эмали, цемента, моющих средств);

В косметологии;

В сельском хозяйстве (в качестве удобрения);

В лабораториях;

В фармакологии и медицине (антисептик);

В быту (для борьбы с насекомыми);

В кулинарии (при консервировании и в качестве пищевой добавки).

Борную кислоту купить в Москве всего за 114 руб.

Лимонная кислота - это пищевая добавка (Е330/ Е333) в виде белого кристаллического вещества. Хорошо растворяется как в воде, так и в этиловом спирте. В природе она содержится во многих цитрусовых плодах, ягодах, хвое и др. Лимонная кислота впервые была получена из сока незрелых лимонов фармацевтом Карл Шееле (Швеция, 1784 год).

Лимонная кислота нашла свое применение:

В пищевой промышленности (как ингредиент в приправах, соусах, полуфабрикатах);

В нефтяной и газовой промышленности (при бурении скважин);

В косметологии (в кремах, шампунях, лосьонах, средствах для ванн);

В фармакологии;

В быту (при изготовлении моющих средств).

Однако при попадании концентрированного раствора лимонной кислоты на кожу, слизистую оболочку глаз или зубную эмаль может нанести вред.

Лимонная кислота купить на нашем сайте от 138 руб.

Молочная кислота - это прозрачная жидкость со слабовыраженным запахом, которая относится к пищевым добавкам (Е270). Впервые молочная кислота, также как и лимонная, была получена химиком Карлом Шееле. В настоящее время ее получают в результате брожения молока, вина или пива.

Применение:

В промышленности (для приготовления сыра, майонеза, йогурта, кефира, кондитерских изделий);

В сельском хозяйстве (для приготовления кормов);

В ветеринарии (антисептик);

В косметологии (отбеливающее средство).

При работе с молочной кислотой нужно соблюдать меры предосторожности, так как она может вызвать сухость кожи, некроз слизистой оболочки глаз и др..

Молочную кислоту купить прямо сейчас за 129 руб.

Магазин химических реактивов в Москве розница «Прайм Кемикалс Групп» - это отличный выбор лабораторного оборудования и химических реактивов по доступным ценам.



План:

    Введение
  • 1 Определение кислоты
  • 2 Классификация кислот
  • 3 Химические свойства кислот
  • 4 Некоторые распространённые кислоты
    • 4.1 Неорганические (минеральные) кислоты
    • 4.2 Органические кислоты
  • 5 Интересные факты
  • Примечания

Введение

Кисло́ты - сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и кислотных остатков. Они получили своё название из-за кислого вкуса большинства кислот. В водных растворах они диссоциируют на катион водорода (протон) и анион кислотного остатка.

По определению Льюиса, кислота - это электролит (вещество, участвующее в реакциях с переходом электрона), принимающий электронную пару в реакции с основанием, то есть веществом, отдающим электронную пару (см. кислота Льюиса). В теории Бренстеда-Лоури, кислота - вещество, отдающее протон (основание - вещество, принимающее протон).

В рамках теории электролитической диссоциации кислота - это электролит, при электролитической диссоциации которого из катионов образуются лишь катионы водорода.

Соляная кислота (в стакане)


1. Определение кислоты

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 элементу.

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 (Н 3 О + , NH 4 +) . 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.


2. Классификация кислот

  • По содержанию кислорода
    • бескислородные (HCl, H 2 S);
    • кислородосодержащие (HNO 3).
  • По основности - количество кислых атомов водорода
    • Одноосновные (HNO 3);
    • Двухосновные (H 2 SeO 4 , Азелаиновая кислота);
    • Трёхосновные (H 3 PO 4 , H 3 BO 3).
    • Четырёхосновные (H 4 CO 4).
    • Шестиосновные
  • По силе
    • Сильные - диссоциируют практически полностью, константы диссоциации больше 1×10 −3 (HNO 3);
    • Слабые - константа диссоциации меньше 1×10 −3 (уксусная кислота K д = 1,7×10 −5).
  • По устойчивости
    • Устойчивые (H 2 SO 4);
    • Неустойчивые (H 2 CO 3).
  • По принадлежности к классам химических соединений
    • Неорганические (HBr);
    • Органические (HCOOH);
  • По летучести
    • Летучие (H 2 S, HCl);
    • Нелетучие (H 2 SO 4) ;
  • По растворимости в воде
    • Растворимые (H 2 SO 4);
    • Нерастворимые (H 2 SiO 3);

3. 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)

  • С азотной кислотой и концентрированной серной кислотами реакция идёт иначе:
См. статью Взаимодействие кислот с металлами.
  • Для органических кислот характерна реакция этерификации (взаимодействие со спиртами с образованием сложного эфира и воды):

Например,


4. Некоторые распространённые кислоты

4.1. Неорганические (минеральные) кислоты

  • Азотистая кислота
  • Азотная кислота
  • Борная кислота
  • Бромоводородная кислота
  • Йодоводородная кислота
  • Йодноватая кислота
  • Иодная кислота
  • Серная кислота
  • Соляная кислота
  • Ортофосфорная кислота
  • Ортокарбоновая кислота
  • Сернистая кислота
  • Сероводородная кислота
  • Фтороводородная кислота
  • Хлорноватистая кислота
  • Хлорноватая кислота
  • Хлористая кислота
  • Хлорная кислота
  • Кремниевая кислота
  • Марганцовая кислота
  • Угольная кислота
  • Синильная кислота
  • Плавиковая кислота
  • Роданистоводородная кислота
  • Тиосерная кислота
  • Мышьяковая кислота
  • Молибденовая кислота
  • Технециевая кислота (пертехнециевая кислота)
  • Полониевая кислота
  • Плутониевая кислота (H 2 PuO 4)
  • Метафосфорная кислота
  • Хромовая кислота

4.2. Органические кислоты

  • Адипиновая кислота
  • Азелаиновая кислота
  • Акриловая кислота
  • Аконитовая кислота
  • Аскорбиновая кислота (витамин C)
  • Валериановая кислота
  • Винная кислота
  • Гиалуроновая кислота
  • Дезоксирибонуклеиновая кислота(ДНК)
  • Капроновая кислота
  • Лауриновая кислота
  • Лизергиновая кислота
  • Лимонная кислота
  • Масляная кислота
  • Малоновая кислота
  • Молочная кислота
  • Мочевая кислота
  • Муравьиная кислота
  • Олеиновая кислота
  • Пальмитиновая кислота
  • Пировиноградная кислота
  • Пропионовая кислота
  • Салициловая кислота
  • Стеариновая кислота
  • Уксусная кислота
  • Щавелевая кислота
  • Яблочная кислота
  • Янтарная кислота

5. Интересные факты

  • Подземное животное голый землекоп имеет нечувствительные к кислоте клетки кожи даже при pH менее 3,5.
  • У крокодила в желудке pH бывает меньше 0,5.

Кислоты можно классифицировать исходя из разных критериев:

1) Наличие атомов кислорода в кислоте

2) Основность кислоты

Основностью кислоты называют число «подвижных» атомов водорода в ее молекуле, способных при диссоциации отщепляться от молекулы кислоты в виде катионов водорода H + , а также замещаться на атомы металла:

4) Растворимость

5) Устойчивость

7) Окисляющие свойства

Химические свойства кислот

1. Способность к диссоциации

Кислоты диссоциируют в водных растворах на катионы водорода и кислотные остатки. Как уже было сказано, кислоты делятся на хорошо диссоциирующие (сильные) и малодиссоциирующие (слабые). При записи уравнения диссоциации сильных одноосновных кислот используется либо одна направленная вправо стрелка (), либо знак равенства (=), что показывает фактически необратимость такой диссоциации. Например, уравнение диссоциации сильной соляной кислоты может быть записано двояко:

либо в таком виде: HCl = H + + Cl —

либо в таком: HCl → H + + Cl —

По сути направление стрелки говорит нам о том, что обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками (ассоциация) у сильных кислот практически не протекает.

В случае, если мы захотим написать уравнение диссоциации слабой одноосновной кислоты, мы должны использовать в уравнении вместо знака две стрелки . Такой знак отражает обратимость диссоциации слабых кислот — в их случае сильно выражен обратный процесс объединения катионов водорода с кислотными остатками:

CH 3 COOH CH 3 COO — + H +

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато, т.е. катионы водорода от их молекул отрываются не одновременно, а по очереди. По этой причине диссоциация таких кислот выражается не одним, а несколькими уравнениями, количество которых равно основности кислоты. Например, диссоциация трехосновной фосфорной кислоты протекает в три ступени с поочередным отрывом катионов 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-

Следует отметить, что каждая следующая ступень диссоциации протекает в меньшей степени, чем предыдущая. То есть, молекулы H 3 PO 4 диссоциируют лучше (в большей степени), чем ионы H 2 PO 4 — , которые, в свою очередь, диссоциируют лучше, чем ионы HPO 4 2- . Связано такое явление с увеличением заряда кислотных остатков, вследствие чего возрастает прочность связи между ними и положительными ионами H + .

Из многоосновных кислот исключением является серная кислота. Поскольку данная кислота хорошо диссоциирует по обоим ступеням, допустимо записывать уравнение ее диссоциации в одну стадию:

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

2. Взаимодействие кислот с металлами

Седьмым пунктом в классификации кислот мы указали их окислительные свойства. Было указано, что кислоты бывают слабыми окислителями и сильными окислителями. Подавляющее большинство кислот (практически все кроме H 2 SO 4(конц.) и HNO 3) являются слабыми окислителями, так как могут проявлять свою окисляющую способность только за счет катионов водорода. Такие кислоты могут окислить из металлов только те, которые находятся в ряду активности левее водорода, при этом в качестве продуктов образуется соль соответствующего металла и водород. Например:

H 2 SO 4(разб.) + Zn ZnSO 4 + H 2

2HCl + Fe FeCl 2 + H 2

Что касается кислот-сильных окислителей, т.е. H 2 SO 4 (конц.) и HNO 3 , то список металлов, на которые они действуют, намного шире, и в него входят как все металлы до водорода в ряду активности, так и практически все после. То есть концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации, например, будут окислять даже такие малоактивные металлы, как медь, ртуть, серебро. Более подробно взаимодействие азотной кислоты и серной концентрированной с металлами, а также некоторыми другими веществами из-за их специфичности будет рассмотрено отдельно в конце данной главы.

3. Взаимодействие кислот с основными и амфотерными оксидами

Кислоты реагируют с основными и амфотерными оксидами. Кремниевая кислота, поскольку является нерастворимой, в реакцию с малоактивными основными оксидами и амфотерными оксидами не вступает:

H 2 SO 4 + ZnO ZnSO 4 + H 2 O

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

H 2 SiO 3 + FeO ≠

4. Взаимодействие кислот с основаниями и амфотерными гидроксидами

HCl + NaOH H 2 O + NaCl

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

5. Взаимодействие кислот с солями

Данная реакция протекает в случае, если образуется осадок, газ либо существенно более слабая кислота, чем та, которая вступает в реакцию. Например:

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. Специфические окислительные свойства азотной и концентрированной серной кислот

Как уже было сказано выше, азотная кислота в любой концентрации, а также серная кислота исключительно в концентрированном состоянии являются очень сильными окислителями. В частности, в отличие от остальных кислот они окисляют не только металлы, которые находятся до водорода в ряду активности, но и практически все металлы после него (кроме платины и золота).

Так, например, они способны окислить медь, серебро и ртуть. Следует однако твердо усвоить тот факт, что ряд металлов (Fe, Cr, Al) несмотря на то, что являются довольно активными (находятся до водорода), тем не менее, не реагируют с концентрированной HNO 3 и концентрированной H 2 SO 4 без нагревания по причине явления пассивации — на поверхности таких металлов образуется защитная пленка из твердых продуктов окисления, которая не позволяет молекулами концентрированной серной и концентрированной азотной кислот проникать вглубь металла для протекания реакции. Однако, при сильном нагревании реакция все таки протекает.

В случае взаимодействия с металлами обязательными продуктами всегда являются соль соответствующего метала и используемой кислоты, а также вода. Также всегда выделяется третий продукт, формула которого зависит от многих факторов, в частности, таких, как активность металлов, а также концентрация кислот и температура проведения реакций.

Высокая окислительная способность концентрированной серной и концентрированной азотной кислот позволяет им реагировать не только практическим со всеми металлами ряда активности, но даже со многими твердыми неметаллами, в частности, с фосфором, серой, углеродом. Ниже в таблице наглядно представлены продукты взаимодействия серной и азотной кислот с металлами и неметаллами в зависимости от концентрации:

7. Восстановительные свойства бескислородных кислот

Все бескислородные кислоты (кроме HF) могут проявлять восстановительные свойства за счет химического элемента, входящего в состав аниона, при действии различных окислителей. Так, например, все галогеноводородные кислоты (кроме HF) окисляются диоксидом марганца, перманганатом калия, дихроматом калия. При этом галогенид-ионы окисляются до свободных галогенов:

4HCl + MnO 2 MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O

18HBr + 2KMnO 4 2KBr + 2MnBr 2 + 8H 2 O + 5Br 2

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

Среди всех галогеноводородных кислот наибольшей восстановительной активностью обладает иодоводородная кислота. В отличие от других галогеноводородных кислот ее могут окислить даже оксид и соли трехвалентного железа.

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

2HI + 2FeCl 3 2FeCl 2 + I 2 ↓ + 2HCl

Высокой восстановительной активностью обладает также и сероводородная кислота H 2 S. Ее может окислить даже такой окислитель, как диоксид серы.

) и кислотного остатка.

Есть несколько определений кислот и основания, в зависимости от теорий:

Классификация кислот.

2KHSO 3 + H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2SO 2 + 2H 2 O,

2 CO3 + 4HBr = 2CuBr 2 + CO 2 + 3H 2 O.

4. В случае многоосновности кислот они диссоциируют ступенчато, поэтому часто наблюдается образование кислых солей вместо средних:

KOH + H 2 S = KHS + H 2 O.

5. Реакция с индикатором: Лакмус в кислой среде становится красного цвета, метилоранж - красный, конго красный - синий.

6. Специфические свойства кислот:

Образование нерастворимых солей:

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ (белый осадок) + HNO 3.

2KMnO 4 + 16HCl = 5Cl 2 + 2KCl + 2MnCl 2 +8H 2 O.

3AgNO 3 + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ (желтый осадок)+ 3HNO 3.

H 2 S + Br 2 = S + 2HBr.

Если в реакцию вступает кислородосодержащая кислота, то окисляться она может только если находится в промежуточной степени окисления:

H 2 SO 3 + Cl 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2HCl.

В остальных случаях они - окислители. Особенно это свойства проявляется во взаимодействии с простыми веществами:

Cu + 2H 2 SO 4 = CuSO 4 + SO 2 + 2H 2 O.