Acidi sono sostanze complesse le cui molecole includono atomi di idrogeno che possono essere sostituiti o scambiati con atomi di metallo e un residuo acido.
In base alla presenza o all'assenza di ossigeno nella molecola, gli acidi sono divisi in contenenti ossigeno(H2SO4 acido solforico, H 2 SO 3 acido solforoso, HNO 3 acido nitrico, H 3 PO 4 acido fosforico, H 2 CO 3 acido carbonico, H 2 SiO 3 acido silicico) e senza ossigeno(acido fluoridrico HF, acido cloridrico HCl ( acido cloridrico), acido bromidrico HBr, acido iodidrico HI, acido idrosolfuro H 2 S).
A seconda del numero di atomi di idrogeno nella molecola dell'acido, gli acidi sono monobasici (con 1 atomo di H), dibasici (con 2 atomi di H) e tribasici (con 3 atomi di H). Ad esempio, l'acido nitrico HNO 3 è monobasico, poiché la sua molecola contiene un atomo di idrogeno, l'acido solforico H 2 SO 4 – dibasico, ecc.
Sono pochissimi i composti inorganici contenenti quattro atomi di idrogeno che possono essere sostituiti da un metallo.
La parte di una molecola acida priva di idrogeno è chiamata residuo acido.
Residui acidi possono consistere in un atomo (-Cl, -Br, -I) - questi sono semplici residui acidi, oppure possono consistere in un gruppo di atomi (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) - questi sono residui complessi.
Nelle soluzioni acquose, durante le reazioni di scambio e sostituzione, i residui acidi non vengono distrutti:
H2SO4 + CuCl2 → CuSO4 + 2HCl
La parola anidride significa anidro, cioè un acido senz'acqua. Per esempio,
H2SO4 – H2O → SO3. Gli acidi anossici non hanno anidridi.
Gli acidi prendono il nome dal nome dell'elemento acidogeno (agente acido) con l'aggiunta delle terminazioni “naya” e meno spesso “vaya”: H 2 SO 4 - solforico; H2SO3 – carbone; H 2 SiO 3 – silicio, ecc.
L'elemento può formare diversi acidi ossigenati. In questo caso le desinenze indicate nel nome degli acidi saranno quando l'elemento si esibisce valenza più elevata(in una molecola acida ottimo contenuto atomi di ossigeno). Se l'elemento presenta una valenza inferiore, la desinenza nel nome dell'acido sarà “vuoto”: HNO 3 - nitrico, HNO 2 - azotato.
Gli acidi possono essere ottenuti sciogliendo le anidridi in acqua. Se le anidridi sono insolubili in acqua, l'acido può essere ottenuto per azione di un altro acido più forte sul sale dell'acido desiderato. Questo metodo è tipico sia per l'ossigeno che per gli acidi privi di ossigeno. Gli acidi privi di ossigeno si ottengono anche per sintesi diretta da idrogeno e un non metallo, seguita dalla dissoluzione del composto risultante in acqua:
H2+Cl2 → 2HCl;
H2 + S → H2S.
Le soluzioni delle sostanze gassose risultanti HCl e H 2 S sono acide.
In condizioni normali, gli acidi esistono sia allo stato liquido che solido.
Proprietà chimiche degli acidi
Le soluzioni acide agiscono sugli indicatori. Tutti gli acidi (tranne il silicico) sono altamente solubili in acqua. Sostanze speciali: gli indicatori consentono di determinare la presenza di acido.
Gli indicatori sono sostanze di struttura complessa. Cambiano colore a seconda della loro interazione con i diversi sostanze chimiche. Nelle soluzioni neutre hanno un colore, nelle soluzioni di basi hanno un altro colore. Quando interagiscono con un acido, cambiano colore: l'indicatore metilarancio diventa rosso e anche l'indicatore tornasole diventa rosso.
Interagisci con le basi con formazione di acqua e sale, che contiene un residuo acido invariato (reazione di neutralizzazione):
H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2H2O.
Interagire con gli ossidi di base con formazione di acqua e sale (reazione di neutralizzazione). Il sale contiene il residuo acido dell'acido utilizzato nella reazione di neutralizzazione:
H3PO4 + Fe2O3 → 2 FePO4 + 3 H2O.
Interagisci con i metalli.
Affinché gli acidi possano interagire con i metalli, devono essere soddisfatte determinate condizioni:
1. il metallo deve essere sufficientemente attivo rispetto agli acidi (nella serie di attività dei metalli deve trovarsi prima dell'idrogeno). Più un metallo si trova a sinistra nella serie di attività, più intensamente interagisce con gli acidi;
2. l'acido deve essere sufficientemente forte (cioè capace di donare ioni idrogeno H+).
Quando perde reazioni chimiche acidi con metalli, si forma un sale e viene rilasciato idrogeno (ad eccezione dell'interazione dei metalli con acidi nitrico e solforico concentrato):
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ;
Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.
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Diamo un'occhiata a quelli più comuni in letteratura educativa formule acide:
È facile notare che tutte le formule acide hanno in comune la presenza degli atomi di idrogeno (H), che nella formula vengono per primi.
Determinazione della valenza di un residuo acido
Dall'elenco sopra si può vedere che il numero di questi atomi può differire. Gli acidi che contengono un solo atomo di idrogeno sono chiamati monobasici (nitrico, cloridrico e altri). Gli acidi solforico, carbonico e silicico sono dibasici, poiché le loro formule contengono due atomi di H. Una molecola di acido fosforico tribasico contiene tre atomi di idrogeno.
Pertanto, la quantità di H nella formula caratterizza la basicità dell'acido.
L'atomo o il gruppo di atomi che si scrive dopo l'idrogeno sono chiamati residui acidi. Ad esempio, nell'acido idrosolfuro il residuo è costituito da un atomo - S, e in fosforico, solforoso e molti altri - di due, e uno di questi è necessariamente ossigeno (O). Su questa base, tutti gli acidi sono suddivisi in contenenti ossigeno e privi di ossigeno.
Ogni residuo acido ha una certa valenza. È uguale al numero di atomi di H nella molecola di questo acido. La valenza del residuo HCl è uguale a uno, poiché è un acido monobasico. I residui degli acidi nitrico, perclorico e nitroso hanno la stessa valenza. La valenza del residuo di acido solforico (SO 4) è due, poiché nella sua formula sono presenti due atomi di idrogeno. Residuo di acido fosforico trivalente.
Residui acidi - anioni
Oltre alla valenza, i residui acidi hanno cariche e sono anioni. Le loro cariche sono indicate nella tabella di solubilità: CO 3 2−, S 2−, Cl− e così via. Nota: la carica del residuo acido è numericamente uguale alla sua valenza. Ad esempio, nell'acido silicico, la cui formula è H 2 SiO 3, il residuo acido SiO 3 ha una valenza II e una carica 2-. Pertanto, conoscendo la carica del residuo acido, è facile determinarne la valenza e viceversa.
Riassumere. Gli acidi sono composti formati da atomi di idrogeno e residui acidi. Dal punto di vista della teoria della dissociazione elettrolitica, si può dare un'altra definizione: gli acidi sono elettroliti, nelle soluzioni e nelle fusioni di cui sono presenti cationi idrogeno e anioni di residui acidi.
Suggerimenti
Le formule chimiche degli acidi vengono solitamente imparate a memoria, così come i loro nomi. Se hai dimenticato quanti atomi di idrogeno ci sono in una particolare formula, ma sai come appare il suo residuo acido, la tabella di solubilità verrà in tuo aiuto. La carica del residuo coincide in modulo con la valenza, e questo con la quantità di H. Ad esempio, ricordiamo che il resto dell'acido carbonico è CO 3 . Usando la tabella di solubilità, determini che la sua carica è 2-, il che significa che è bivalente, cioè l'acido carbonico ha la formula H 2 CO 3.
C'è spesso confusione con le formule degli acidi solforico e solforoso, nonché con gli acidi nitrico e nitroso. Anche qui c'è un punto che lo rende più facile da ricordare: il nome dell'acido della coppia in cui ci sono più atomi di ossigeno termina in -naya (solforico, nitrico). Un acido con meno atomi di ossigeno nella formula ha un nome che termina in -istaya (solforoso, azotato).
Tuttavia, questi suggerimenti ti saranno utili solo se le formule acide ti sono familiari. Ripetiamoli ancora.
| Formule acide | Nomi degli acidi | Nomi dei sali corrispondenti |
| HClO4 | cloro | perclorati |
| HClO3 | ipocloroso | clorati |
| HClO2 | cloruro | cloriti |
| HClO | ipocloroso | ipocloriti |
| H5IO6 | iodio | periodati |
| CIAO 3 | iodico | iodati |
| H2SO4 | solforico | solfati |
| H2SO3 | solforoso | solfiti |
| H2S2O3 | tiosolfuro | tiosolfati |
| H2S4O6 | tetrationico | tetrationati |
| HNO3 | azoto | nitrati |
| HNO2 | azotato | nitriti |
| H3PO4 | ortofosforico | ortofosfati |
| HPO3 | metafosforico | metafosfati |
| H3PO3 | fosforo | fosfiti |
| H3PO2 | fosforo | ipofosfiti |
| H2CO3 | carbone | carbonati |
| H2SiO3 | silicio | silicati |
| HMnO4 | manganese | permanganati |
| H2MnO4 | manganese | manganati |
| H2CrO4 | cromo | cromati |
| H2Cr2O7 | dicromo | dicromati |
| HF | acido fluoridrico (fluoruro) | fluoruri |
| HCl | cloridrico (cloridrico) | cloruri |
| HBr | bromidrico | bromuri |
| CIAO | ioduro di idrogeno | ioduri |
| H2S | idrogeno solforato | solfuri |
| HCN | acido cianidrico | cianuri |
| HOCN | ciano | cianati |
Permettetemi di ricordarvelo brevemente esempi specifici come chiamare correttamente i sali.
Esempio 1. Il sale K 2 SO 4 è formato da un residuo di acido solforico (SO 4) e dal metallo K. I sali dell'acido solforico sono chiamati solfati. K 2 SO 4 - solfato di potassio.
Esempio 2. FeCl 3 - il sale contiene ferro e un residuo di acido cloridrico (Cl). Nome del sale: cloruro di ferro (III). Nota: nel in questo caso non bisogna solo nominare il metallo, ma anche indicarne la valenza (III). Nell'esempio precedente ciò non era necessario poiché la valenza del sodio è costante.
Importante: il nome del sale deve indicare la valenza del metallo solo se il metallo ha valenza variabile!
Esempio 3. Ba(ClO) 2 - il sale contiene bario e il resto di acido ipocloroso (ClO). Nome del sale: ipoclorito di bario. La valenza del metallo Ba in tutti i suoi composti è due;
Esempio 4. (NH4)2Cr2O7. Il gruppo NH 4 è chiamato ammonio, la valenza di questo gruppo è costante. Nome del sale: bicromato di ammonio (bicromato).
Negli esempi precedenti abbiamo riscontrato solo il cosiddetto. sali medi o normali. I sali acidi, basici, doppi e complessi, i sali degli acidi organici non verranno discussi qui.
Se sei interessato non solo alla nomenclatura dei sali, ma anche ai metodi di preparazione e Proprietà chimiche, Consiglio di consultare le sezioni pertinenti del libro di consultazione di chimica: "
Acidi sono sostanze complesse le cui molecole includono atomi di idrogeno che possono essere sostituiti o scambiati con atomi di metallo e un residuo acido.
In base alla presenza o all'assenza di ossigeno nella molecola, gli acidi sono divisi in contenenti ossigeno(acido solforico H 2 SO 4, acido solforoso H 2 SO 3, acido nitrico HNO 3, acido fosforico H 3 PO 4, acido carbonico H 2 CO 3, acido silicico H 2 SiO 3) e senza ossigeno(acido fluoridrico HF, acido cloridrico HCl (acido cloridrico), acido bromidrico HBr, acido iodidrico HI, acido idrosolfuro H 2 S).
A seconda del numero di atomi di idrogeno nella molecola dell'acido, gli acidi sono monobasici (con 1 atomo di H), dibasici (con 2 atomi di H) e tribasici (con 3 atomi di H). Ad esempio, l'acido nitrico HNO 3 è monobasico, poiché la sua molecola contiene un atomo di idrogeno, l'acido solforico H 2 SO 4 – dibasico, ecc.
Sono pochissimi i composti inorganici contenenti quattro atomi di idrogeno che possono essere sostituiti da un metallo.
La parte di una molecola acida priva di idrogeno è chiamata residuo acido.
Residui acidi possono consistere in un atomo (-Cl, -Br, -I) - questi sono semplici residui acidi, oppure possono consistere in un gruppo di atomi (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) - questi sono residui complessi.
Nelle soluzioni acquose, durante le reazioni di scambio e sostituzione, i residui acidi non vengono distrutti:
H2SO4 + CuCl2 → CuSO4 + 2HCl
La parola anidride significa anidro, cioè un acido senz'acqua. Per esempio,
H2SO4 – H2O → SO3. Gli acidi anossici non hanno anidridi.
Gli acidi prendono il nome dal nome dell'elemento acidogeno (agente acido) con l'aggiunta delle terminazioni “naya” e meno spesso “vaya”: H 2 SO 4 - solforico; H2SO3 – carbone; H 2 SiO 3 – silicio, ecc.
L'elemento può formare diversi acidi ossigenati. In questo caso, le desinenze indicate nei nomi degli acidi saranno quando l'elemento presenta una valenza più elevata (la molecola dell'acido contiene un alto contenuto di atomi di ossigeno). Se l'elemento presenta una valenza inferiore, la desinenza nel nome dell'acido sarà “vuoto”: HNO 3 - nitrico, HNO 2 - azotato.
Gli acidi possono essere ottenuti sciogliendo le anidridi in acqua. Se le anidridi sono insolubili in acqua, l'acido può essere ottenuto per azione di un altro acido più forte sul sale dell'acido desiderato. Questo metodo è tipico sia per l'ossigeno che per gli acidi privi di ossigeno. Gli acidi privi di ossigeno si ottengono anche per sintesi diretta da idrogeno e un non metallo, seguita dalla dissoluzione del composto risultante in acqua:
H2+Cl2 → 2HCl;
H2 + S → H2S.
Le soluzioni delle sostanze gassose risultanti HCl e H 2 S sono acide.
In condizioni normali, gli acidi esistono sia allo stato liquido che solido.
Proprietà chimiche degli acidi
Le soluzioni acide agiscono sugli indicatori. Tutti gli acidi (tranne il silicico) sono altamente solubili in acqua. Sostanze speciali: gli indicatori consentono di determinare la presenza di acido.
Gli indicatori sono sostanze di struttura complessa. Cambiano colore a seconda della loro interazione con diverse sostanze chimiche. Nelle soluzioni neutre hanno un colore, nelle soluzioni di basi hanno un altro colore. Quando interagiscono con un acido, cambiano colore: l'indicatore metilarancio diventa rosso e anche l'indicatore tornasole diventa rosso.
Interagisci con le basi con formazione di acqua e sale, che contiene un residuo acido invariato (reazione di neutralizzazione):
H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2H2O.
Interagire con gli ossidi di base con formazione di acqua e sale (reazione di neutralizzazione). Il sale contiene il residuo acido dell'acido utilizzato nella reazione di neutralizzazione:
H3PO4 + Fe2O3 → 2 FePO4 + 3 H2O.
Interagisci con i metalli.
Affinché gli acidi possano interagire con i metalli, devono essere soddisfatte determinate condizioni:
1. il metallo deve essere sufficientemente attivo rispetto agli acidi (nella serie di attività dei metalli deve trovarsi prima dell'idrogeno). Più un metallo si trova a sinistra nella serie di attività, più intensamente interagisce con gli acidi;
2. l'acido deve essere sufficientemente forte (cioè capace di donare ioni idrogeno H+).
Quando si verificano reazioni chimiche dell'acido con i metalli, si forma sale e viene rilasciato idrogeno (ad eccezione dell'interazione dei metalli con acido nitrico e solforico concentrato):
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ;
Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.
Hai ancora domande? Vuoi saperne di più sugli acidi?
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Acidi- elettroliti, dopo la dissociazione dei quali solo gli ioni H + si formano da ioni positivi:
HNO 3 ↔ H + + NO 3 - ;
CH3COOH↔ H + +CH3COO — .
Tutti gli acidi sono classificati in inorganici e organici (carbossilici), che hanno anche le proprie classificazioni (interne).
In condizioni normali, una quantità significativa di acidi inorganici esiste allo stato liquido, alcuni allo stato solido (H 3 PO 4, H 3 BO 3).
Gli acidi organici fino a 3 atomi di carbonio sono liquidi altamente mobili, incolori con un caratteristico odore pungente; gli acidi con 4-9 atomi di carbonio sono liquidi oleosi con un odore sgradevole e gli acidi con un gran numero di atomi di carbonio sono solidi insolubili in acqua.
Formule chimiche degli acidi
Consideriamo le formule chimiche degli acidi usando l'esempio di diversi rappresentanti (sia inorganici che organici): acido cloridrico - HCl, acido solforico - H 2 SO 4, acido fosforico - H 3 PO 4, acido acetico - CH 3 COOH e benzoico acido - C 6 H5COOH. La formula chimica mostra la qualità e composizione quantitativa molecole (quanti e quali atomi sono inclusi in un particolare composto) Utilizzando la formula chimica è possibile calcolare il peso molecolare degli acidi (Ar(H) = 1 amu, Ar(Cl) = 35,5 amu, Ar( P) = 31 amu, Ar(O) = 16 amu, Ar(S) = 32 amu, Ar(C) = 12 amu):
Mr(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl);
Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5.
Mr(H2SO4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O);
Mr(H2SO4) = 2×1 + 32 + 4×16 = 2 + 32 + 64 = 98.
Mr(H3PO4) = 3×Ar(H) + Ar(P) + 4×Ar(O);
Mr(H3PO4) = 3×1 + 31 + 4×16 = 3 + 31 + 64 = 98.
Mr(CH 3 COOH) = 3×Ar(C) + 4×Ar(H) + 2×Ar(O);
Mr(CH3COOH) = 3×12 + 4×1 + 2×16 = 36 + 4 + 32 = 72.
Mr(C 6 H 5 COOH) = 7×Ar(C) + 6×Ar(H) + 2×Ar(O);
Mr(C 6 H 5 COOH) = 7 × 12 + 6 × 1 + 2 × 16 = 84 + 6 + 32 = 122.
Formule strutturali (grafiche) degli acidi
La formula strutturale (grafica) di una sostanza è più visiva. Mostra come gli atomi sono collegati tra loro all'interno di una molecola. Indichiamo le formule strutturali di ciascuno dei composti sopra indicati:
Riso. 1. Formula strutturale acido cloridrico.
Riso. 2. Formula strutturale dell'acido solforico.
Riso. 3. Formula strutturale dell'acido fosforico.
Riso. 4. Formula strutturale dell'acido acetico.
Riso. 5. Formula strutturale dell'acido benzoico.
Formule ioniche
Tutto acidi inorganici sono elettroliti, cioè capace di dissociarsi in una soluzione acquosa in ioni:
HCl ↔ H + + Cl - ;
H2SO4 ↔ 2H + +SO42- ;
H3 PO4 ↔ 3H + + PO4 3- .
Esempi di risoluzione dei problemi
ESEMPIO 1
| Esercizio | Con combustione completa 6 g materia organica Si sono formati 8,8 g di monossido di carbonio (IV) e 3,6 g di acqua. Determinare la formula molecolare della sostanza bruciata se è noto che la sua massa molare è 180 g/mol. |
| Soluzione | Disegniamo un diagramma della reazione di combustione composto organico che indica il numero di atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno rispettivamente come “x”, “y” e “z”: C x H y O z + O z → CO 2 + H 2 O. Determiniamo le masse degli elementi che compongono questa sostanza. Valori delle masse atomiche relative presi dalla Tavola Periodica di D.I. Mendeleev, arrotondato ai numeri interi: Ar(C) = 12 amu, Ar(H) = 1 amu, Ar(O) = 16 amu. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO2)×M(C) = ×M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); Calcoliamo le masse molari dell'anidride carbonica e dell'acqua. Come è noto, la massa molare di una molecola è pari alla somma delle masse atomiche relative degli atomi che compongono la molecola (M=Mr): M(CO2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 g/mol; M(H2O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 g/mol. m(C) = ×12 = 2,4 g; m(H) = 2 × 3,6 / 18 × 1 = 0,4 g. m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 6 - 2,4 - 0,4 = 3,2 g. Definiamo formula chimica collegamenti: x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O); x:y:z= 2,4/12:0,4/1:3,2/16; x:y:z= 0,2: 0,4: 0,2 = 1: 2: 1. Significa formula più semplice Composti CH2O massa molare 30 g/mol. Per trovare la vera formula di un composto organico, troviamo il rapporto tra le masse molari vere e risultanti: Sostanza M / M(CH 2 O) = 180 / 30 = 6. Ciò significa che gli indici degli atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno dovrebbero essere 6 volte più alti, vale a dire la formula della sostanza sarà C 6 H 12 O 6. Questo è glucosio o fruttosio. |
| Risposta | C6H12O6 |
ESEMPIO 2
| Esercizio | Derivare la formula più semplice di un composto in cui la frazione in massa di fosforo è 43,66% e la frazione in massa di ossigeno è 56,34%. |
| Soluzione | Frazione di massa l'elemento X in una molecola di composizione HX viene calcolato utilizzando la seguente formula: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Indichiamo il numero di atomi di fosforo nella molecola con “x” e il numero di atomi di ossigeno con “y” Troviamo il parente corrispondente masse atomiche elementi di fosforo e ossigeno (valori di massa atomica relativa presi dalla tavola periodica di D.I. Mendeleev, arrotondati ai numeri interi). Ar(P) = 31; Ar(O) = 16. Dividiamo il contenuto percentuale di elementi nelle corrispondenti masse atomiche relative. Troveremo quindi la relazione tra il numero di atomi nella molecola del composto: x:y = ω(P)/Ar(P) : ω (O)/Ar(O); x:y = 43,66/31: 56,34/16; x:y: = 1,4: 3,5 = 1: 2,5 = 2: 5. Ciò significa che la formula più semplice per combinare fosforo e ossigeno è P 2 O 5 . È ossido di fosforo (V). |
| Risposta | P2O5 |