Кислотаминазиваються складні речовини, до складу молекул яких входять атоми водню, здатні заміщатися або обмінюватися на атоми металу та кислотний залишок.
За наявності або відсутності кисню в молекулі кислоти поділяються на кисневмісні(H 2 SO 4 сірчана кислота, H 2 SO 3 сірчиста кислота, HNO 3 азотна кислота, H 3 PO 4 фосфорна кислота, H 2 CO 3 вугільна кислота, H 2 SiO 3 кремнієва кислота) та безкисневі(HF фтороводородна кислота, HCl хлороводнева кислота (соляна кислота), HBr бромоводнева кислота, HI іодоводородна кислота, H 2 S сірководнева кислота).
Залежно від числа атомів водню в молекулі кислоти кислоти бувають одноосновні (з 1 атомом Н), двоосновні (з 2 атомами Н) та триосновні (з 3 атомами Н). Наприклад, азотна кислота HNO 3 одноосновна, оскільки в молекулі її один атом водню, сірчана кислота H 2 SO 4 – двоосновна і т.д.
Неорганічних сполук, що містять чотири атоми водню, здатні заміщатися на метал, дуже мало.
Частина молекули кислоти без водню називається кислотним залишком.
Кислотні залишкиможуть складатися з одного атома (-Cl, -Br, -I) - це прості кислотні залишки, а можуть - із групи атомів (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) - це складні залишки.
У водних розчинах при реакціях обміну та заміщення кислотні залишки не руйнуються:
H 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2 HCl
Слово ангідридозначає безводний, тобто кислота без води. Наприклад,
H 2 SO 4 – H 2 O → SO 3 . Безкисневі кислоти ангідридів не мають.
Свою назву кислоти одержують від назви утворює кислоту елемента (кислотообразователя) з додаванням закінчень «ная» і рідше «ва»: H 2 SO 4 – сірчана; H 2 SO 3 – вугільна; H 2 SiO 3 - кремнієва і т.д.
Елемент може утворити кілька кисневих кислот. У такому разі зазначені закінчення в назві кислот будуть тоді, коли елемент виявляє найвищу валентність(у молекулі кислоти великий змістатомів кисню). Якщо елемент виявляє нижчу валентність, закінчення в назві кислоти буде «зайвою»: HNO 3 – азотна, HNO 2 – азотиста.
Кислоти можна одержувати розчиненням ангідридів у воді.У разі, якщо ангідриди у воді не розчиняються, кислоту можна отримати дією іншої більш сильної кислотина сіль необхідної кислоти. Цей спосіб характерний як для кисневих, так і безкисневих кислот. Безкисневі кислоти отримують так само прямим синтезом з водню і неметалу з подальшим розчиненням отриманої сполуки у воді:
H 2 + Cl 2 → 2 HCl;
H2+S → H2S.
Розчини отриманих газоподібних речовин HCl і H 2 S є кислотами.
За звичайних умов кислоти бувають як у рідкому, і у твердому стані.
Хімічні властивості кислот
Розчини кислот діють на індикатори. Усі кислоти (крім кремнієвої) добре розчиняються у воді. Спеціальні речовини – індикатори дозволяють визначити наявність кислоти.
Індикатори – це речовини складної будови. Вони змінюють своє забарвлення залежно від взаємодії з різними хімічними речовинами. У нейтральних розчинах - вони мають одне забарвлення, у розчинах основ – інше. При взаємодії з кислотою вони змінюють своє забарвлення: індикатор метиловий оранжевий забарвлюється червоний, індикатор лакмус – теж червоний.
Взаємодіють із основами з утворенням води та солі, в якій міститься постійний кислотний залишок (реакція нейтралізації):
H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 + 2 H 2 O.
Взаємодіють із заснованими оксидами з утворенням води та солі (реакція нейтралізації). Сіль містить кислотний залишок тієї кислоти, яка використовувалась у реакції нейтралізації:
H 3 PO 4 + Fe 2 O 3 → 2 FePO 4 + 3 H 2 O.
Взаємодіють із металами. Для взаємодії кислот із металами повинні виконуватися деякі умови:
1. метал має бути досить активним по відношенню до кислот (у ряду активності металів він повинен розташовуватися до водню). Чим лівіше знаходиться метал у ряді активності, тим інтенсивніше він взаємодіє з кислотами;
2. кислота має бути досить сильною (тобто здатною віддавати іони водню H+).
При протіканні хімічних реакційкислоти з металами утворюється сіль і виділяється водень (крім взаємодії металів з азотною та концентрованою сірчаною кислотами,):
Zn + 2HCl → ZnCl 2 + H 2;
Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.
Залишились питання? Хочете знати більше про кислоти?
Щоб отримати допомогу репетитора – .
Перший урок – безкоштовно!
blog.сайт, при повному або частковому копіюванні матеріалу посилання на першоджерело обов'язкове.
Кислоти- складні речовини, що складаються з одного або декількох атомів водню, здатних заміщатися на атоми металів, та кислотних залишків.
Класифікація кислот
1. За кількістю атомів водню: число атомів водню ( n ) визначає основність кислот:
n= 1 одноосновна
n= 2 двоосновна
n= 3 триосновна
2. За складом:
а) Таблиця кисень містять кислот, кислотних залишків та відповідних кислотних оксидів:
|
Кислота (Н n А) |
Кислотний залишок (А) |
Відповідний кислотний оксид |
|
H 2 SO 4 сірчана |
SO 4 (II) сульфат |
SO 3 оксид сірки (VI ) |
|
HNO 3 азотна |
NO 3 (I) нітрат |
N 2 O 5 оксид азоту (V) |
|
HMnO 4 марганцева |
MnO 4 (I) перманганат |
Mn 2 O 7 оксид марганцю ( VII) |
|
H 2 SO 3 сірчиста |
SO 3 (II) сульфіт |
SO 2 оксид сірки (IV) |
|
H 3 PO 4 ортофосфорна |
PO 4 (III) ортофосфат |
P 2 O 5 оксид фосфору (V) |
|
HNO 2 азотиста |
NO 2 (I) нітрит |
N 2 O 3 оксид азоту (III) |
|
H 2 CO 3 вугільна |
CO 3 (II) карбонат |
CO 2 оксид вуглецю ( IV) |
|
H 2 SiO 3 кремнієва |
SiO 3 (II) силікат |
SiO 2 оксид кремнію (IV) |
|
НСlO хлорнуватиста |
СlO(I) гіпохлорит |
З l 2 O оксид хлору (I) |
|
НСlO 2 хлориста |
СlO 2 (I)хлорит |
З l 2 O 3 оксид хлору (III) |
|
НСlO 3 хлорнуватий |
СlO 3 (I) хлорат |
З l 2 O 5 оксид хлору (V) |
|
НСlO 4 хлорна |
СlO 4 (I) перхлорат |
З l 2 O 7 оксид хлору (VII) |
б) Таблиця безкисневих кислот
|
Кислота (Н n А) |
Кислотний залишок (А) |
|
HCl соляна, хлороводнева |
Cl (I ) хлорид |
|
H 2 S сірководнева |
S (II) сульфід |
|
HBr бромоводнева |
Br (I) бромід |
|
HI йодоводородна |
I (I ) йодид |
|
HF фтороводородна, плавикова |
F (I ) фторид |
Фізичні властивості кислот
Багато кислот, наприклад сірчана, азотна, соляна – це безбарвні рідини. відомі також тверді кислоти: ортофосфорна, метафосфорна HPO 3 , борна H 3 BO 3 . Майже всі кислоти розчиняються у воді. Приклад нерозчинної кислоти – кремнієва H 2 SiO 3 . Розчини кислот мають кислий смак. Так, наприклад, багатьом плодам надають кислий смак кислоти, що містяться в них. Звідси назви кислот: лимонна, яблучна тощо.
Способи одержання кислот
|
безкисневі |
кисневмісні |
|
HCl, HBr, HI, HF, H 2 S |
HNO 3 , H 2 SO 4 та інші |
|
ОТРИМАННЯ |
|
|
1. Пряма взаємодія неметалів H 2 + Cl 2 = 2 HCl |
1. Кислотний оксид + вода = кислота SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 |
|
2. Реакція обміну між сіллю та менш летючою кислотою 2 NaCl (тв.) + H 2 SO 4 (конц.) = Na 2 SO 4 + 2HCl |
|
Хімічні властивості кислот
1. Змінюють забарвлення індикаторів
|
Назва індикатора |
Нейтральне середовище |
Кисле середовище |
|
Лакмус |
Фіолетовий |
червоний |
|
Фенолфталеїн |
Безбарвний |
Безбарвний |
|
Метилоранж |
Помаранчевий |
червоний |
|
Універсальний індикаторний папір |
Помаранчева |
Червона |
2.Реагують з металами в ряду активності до H 2
(викл. HNO 3 -азотна кислота)
Відео "Взаємодія кислот із металами"
Ме + КИСЛОТА = СІЛЬ + H 2 (Р. Заміщення)
Zn + 2 HCl = ZnCl 2 + H 2
3. З основними (амфотерними) оксидами – оксидами металів
Відео "Взаємодія оксидів металів із кислотами"
Ме х О у + КИСЛОТА = СІЛЬ + Н 2 О (Р. обміну)
4. Реагують із підставами – реакція нейтралізації
КИСЛОТА + ПІДСТАВА = СІЛЬ + H 2 O (Р. обміну)
H 3 PO 4 + 3 NaOH = Na 3 PO 4 + 3 H 2 O
5. Реагують із солями слабких, летких кислот - якщо утворюється кислота, що випадає в осад або виділяється газ:
2 NaCl (тв.) + H 2 SO 4 (конц.) = Na 2 SO 4 + 2HCl ( р . обміну )
Відео "Взаємодія кислот із солями"
6. Розкладання кисневмісних кислот при нагріванні
(викл. H 2 SO 4 ; H 3 PO 4 )
КИСЛОТА = КИСЛОТНИЙ ОКСИД + ВОДА (Р. Розкладання)
Запам'ятайте!Нестійкі кислоти (вугільна та сірчиста) – розкладаються на газ та воду:
H 2 CO 3 ↔ H 2 O + CO 2
H 2 SO 3 ↔ H 2 O + SO 2
Сірководнева кислота у продуктахвиділяється у вигляді газу:
СаS + 2HCl = H 2 S+ CaCl 2
ЗАВДАННЯ ДЛЯ ЗАКРІПЛЕННЯ
№1. Розподіліть хімічні формуликислот у таблиці. Дайте їм назви:
LiOH , Mn 2 O 7 , CaO , Na 3 PO 4 , H 2 S , MnO , Fe (OH ) 3 , Cr 2 O 3 ,HI , HClO 4 , HBr , CaCl 2 , Na 2 O , HCl , H 2 SO 4 , HNO 3 , HMnO 4 , Ca (OH ) 2 , SiO 2 , Кислоти
Бес-кисло-
рідні
Кисень - містять
розчинні
нераст-воримые
одне-
основні
дво-основні
трьох-основні
№2. Складіть рівняння реакцій:
Ca + HCl
Na + H 2 SO 4
Al + H 2 S
Ca + H 3 PO 4
Назвіть продукти реакції.
№3. Складіть рівняння реакцій, назвіть продукти:
Na 2 O + H 2 CO 3
ZnO + HCl
CaO + HNO 3
Fe 2 O 3 + H 2 SO 4
№4. Складіть рівняння реакцій взаємодії кислот з основами та солями:
KOH + HNO 3
NaOH + H 2 SO 3
Ca(OH) 2 + H 2 S
Al(OH) 3 + HF
HCl + Na 2 SiO 3
H 2 SO 4 + K 2 CO 3
HNO 3 + CaCO 3
Назвіть продукти реакції.
ТРЕНАЖИРИ
Тренажер №1. "Формули та назви кислот"
Тренажер №2. "Встановлення відповідності: формула кислоти - формула оксиду"
Техніка безпеки - Надання першої допомоги при попаданні кислот на шкіру
Техніка безпеки -
| Формули кислот | Назви кислот | Назви відповідних солей |
| HClO 4 | хлорна | перхлорати |
| HClO 3 | хлорнувата | хлорати |
| HClO 2 | хлориста | хлорити |
| HClO | хлорноватиста | гіпохлорити |
| H 5 IO 6 | йодна | періодати |
| HIO 3 | іодна | йодати |
| H 2 SO 4 | сірчана | сульфати |
| H 2 SO 3 | сірчиста | сульфіти |
| H 2 S 2 O 3 | тіосерна | тіосульфати |
| H 2 S 4 O 6 | тетратіонова | тетратіонати |
| HNO 3 | азотна | нітрати |
| HNO 2 | азотиста | нітрити |
| H 3 PO 4 | ортофосфорна | ортофосфати |
| HPO 3 | метафосфорна | метафосфати |
| H 3 PO 3 | фосфориста | фосфіти |
| H 3 PO 2 | фосфорнувата | гіпофосфіти |
| H 2 CO 3 | вугільна | карбонати |
| H 2 SiO 3 | кремнієва | силікати |
| HMnO 4 | марганцева | перманганати |
| H 2 MnO 4 | марганцевиста | манганати |
| H 2 CrO 4 | хромова | хромати |
| H 2 Cr 2 O 7 | дихромова | дихромати |
| HF | фтороводородна (плавикова) | фториди |
| HCl | хлороводнева (соляна) | хлориди |
| HBr | бромоводнева | броміди |
| HI | йодоводородна | іодиди |
| H 2 S | сірководнева | сульфіди |
| HCN | ціановоднева | ціаніди |
| HOCN | ціанова | ціанати |
Нагадаю коротко на конкретні прикладияк слід правильно називати солі.
Приклад 1. Сіль K 2 SO 4 утворена залишком сірчаної кислоти (SO 4) та металом К. Солі сірчаної кислоти називаються сульфатами. K 2 SO 4 - сульфат калію.
Приклад 2. FeCl 3 - до складу солі входить залізо та залишок соляної кислоти(Cl). Назва солі: хлорид заліза (III). Зверніть увагу: у даному випадкуми не тільки маємо назвати метал, а й вказати його валентність (III). У минулому прикладі в цьому не було необхідності, оскільки валентність натрію стала.
Важливо: у назві солі слід вказувати валентність металу лише у тому випадку, якщо цей метал має змінну валентність!
Приклад 3. Ba(ClO) 2 - до складу солі входить барій та залишок хлорнуватистої кислоти (ClO). Назва солі: гіпохлорит барію. Валентність металу у всіх його з'єднаннях дорівнює двом, вказувати її не потрібно.
Приклад 4. (NH 4) 2 Cr 2 O 7 . Група NH 4 називається амоній, валентність цієї групи стала. Назва солі: дихромат (біхромат) амонію.
У наведених вище прикладах нам зустрілися лише т.з. середні чи нормальні солі. Кислі, основні, подвійні та комплексні солі, солі органічних кислот тут не обговорюватимуться.
Якщо вас цікавить не тільки номенклатура солей, а й методи їх одержання та хімічні властивості, рекомендую звернутися до відповідних розділів довідника з хімії: "
7. Кислоти. Солі. Взаємозв'язок між класами неорганічних речовин
7.1. Кислоти
Кислоти - це електроліти, при дисоціації яких як позитивно заряджені іони утворюються тільки катіони водню H+ (точніше - іони гідроксонію H3O+).
Інше визначення: кислоти – це складні речовини, що складаються з атома водню та кислотних залишків (табл. 7.1).
Таблиця 7.1
Формули та назви деяких кислот, кислотних залишків та солей
| Формула кислоти | Назва кислоти | Кислотний залишок (аніон) | Назва солей (середніх) |
|---|---|---|---|
| HF | Фтористоводнева (плавикова) | F − | Фториди |
| HCl | Хлористоводородна (соляна) | Cl − | Хлориди |
| HBr | Бромистоводнева | Br − | Броміди |
| HI | Йодистоводнева | I − | Йодіди |
| H 2 S | Сірководнева | S 2− | Сульфіди |
| H 2 SO 3 | Сірчиста | SO 3 2 − | Сульфіти |
| H 2 SO 4 | Сірчана | SO 4 2 − | Сульфати |
| HNO 2 | Азотиста | NO 2 − | Нітріти |
| HNO 3 | Азотна | NO 3 − | Нітрати |
| H 2 SiO 3 | Кремнієва | SiO 3 2 − | Силікати |
| HPO 3 | Метафосфорна | PO 3 − | Метафосфати |
| H 3 PO 4 | Ортофосфорна | PO 4 3 − | Ортофосфати (фосфати) |
| H 4 P 2 O 7 | Пірофосфорна (двофосфорна) | P 2 O 7 4 − | Пірофосфати (дифосфати) |
| HMnO 4 | Марганцева | MnO 4 − | Перманганати |
| H 2 CrO 4 | Хромова | CrO 4 2 − | Хромати |
| H 2 Cr 2 O 7 | Дихромова | Cr 2 O 7 2 − | Дихромати (біхромати) |
| H 2 SeO 4 | Селенова | SeO 4 2 − | Селенати |
| H 3 BO 3 | Борна | BO 3 3 − | Ортоборати |
| HClO | Хлорновата | ClO – | Гіпохлорити |
| HClO 2 | Хлориста | ClO 2 − | Хлорити |
| HClO 3 | Хлорнувата | ClO 3 − | Хлорати |
| HClO 4 | Хлорна | ClO 4 − | Перхлорати |
| H 2 CO 3 | Вугільна | CO 3 3 − | Карбонати |
| CH 3 COOH | Оцтова | CH 3 COO − | Ацетати |
| HCOOH | Мурашина | HCOO − | Форміати |
За звичайних умов кислоти можуть бути твердими речовинами (H 3 PO 4 , H 3 BO 3 , H 2 SiO 3) та рідинами (HNO 3 , H 2 SO 4 , CH 3 COOH). Ці кислоти можуть існувати як в індивідуальному (100%-ному вигляді), так і у вигляді розбавлених та концентрованих розчинів. Наприклад, як в індивідуальному вигляді, так і в розчинах відомі H 2 SO 4 HNO 3 H 3 PO 4 CH 3 COOH.
Ряд кислот відомі лише у розчинах. Це все галогеноводневі (HCl, HBr, HI), сірководнева H 2 S, ціановоднева (синільна HCN), вугільна H 2 CO 3 , сірчиста H 2 SO 3 кислота, які є розчинами газів у воді. Наприклад, соляна кислота - це суміш HCl і H 2 O, вугільна - суміш CO 2 і H 2 O. Зрозуміло, що вживати вираз «розчин соляної кислоти» неправильно.
Більшість кислот розчиняються у воді, нерозчинна кремнієва кислота H 2 SiO 3 . Переважна кількість кислот мають молекулярну будову. Приклади структурних формулкислот:
У більшості молекул кисневмісних кислот всі атоми водню пов'язані з киснем. Але є й винятки:
Кислоти класифікують за низкою ознак (табл. 7.2).
Таблиця 7.2
Класифікація кислот
| Ознака класифікації | Тип кислоти | Приклади |
|---|---|---|
| Число іонів водню, що утворюються при повній дисоціації молекули кислоти | Одноосновні | HCl, HNO 3 , CH 3 COOH |
| Двоосновні | H 2 SO 4 , H 2 S, H 2 CO 3 | |
| Триосновні | H 3 PO 4 , H 3 AsO 4 | |
| Наявність чи відсутність у молекулі атома кисню | Кисневмісні (кислотні гідроксиди, оксокислоти) | HNO 2 , H 2 SiO 3 , H 2 SO 4 |
| Безкисневі | HF, H 2 S, HCN | |
| Ступінь дисоціації (сила) | Сильні (повністю дисоціюють, сильні електроліти) | HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 (розб), HNO 3 , HClO 3 , HClO 4 , HMnO 4 , H 2 Cr 2 O 7 |
| Слабкі (дисоціюють частково, слабкі електроліти) | HF, HNO 2 , H 2 SO 3 , HCOOH, CH 3 COOH, H 2 SiO 3 , H 2 S, HCN, H 3 PO 4 , H 3 PO 3 , HClO, HClO 2 , H 2 CO 3 , H 3 BO 3 , H 2 SO 4 (конц) | |
| Окислювальні властивості | Окислювачі за рахунок іонів Н+ (умовно кислоти-неокислювачі) | HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (розб), H 3 PO 4 , CH 3 COOH |
| Окислювачі за рахунок аніону (кислоти-окислювачі) | HNO 3 , HMnO 4 , H 2 SO 4 (конц), H 2 Cr 2 O 7 | |
| Відновлювачі за рахунок аніону | HCl, HBr, HI, H 2 S (але не HF) | |
| Термічна стійкість | Існують тільки в розчинах | H 2 CO 3 , H 2 SO 3 , HClO, HClO 2 |
| Легко розкладаються при нагріванні | H 2 SO 3 , HNO 3 , H 2 SiO 3 | |
| Термічно стійкі | H 2 SO 4 (кінець), H 3 PO 4 |
Всі загальні хімічні властивості кислот обумовлені наявністю в їх водних розчинах надлишку катіонів водню H+(H3O+).
1. Внаслідок надлишку іонів H + водні розчини кислот змінюють забарвлення лакмусу фіолетового та метилоранжу на червоне, (фенолфталеїн забарвлення не змінює, залишається безбарвним). У водному розчині слабкої вугільної кислоти лакмус не червоний, а рожевий, розчин над осадом дуже слабкої кремнієвої кислоти взагалі змінює забарвлення індикаторів.
2. Кислоти взаємодіють з основними оксидами, основами та амфотерними гідроксидамигідратом аміаку (див. гл. 6).
Приклад 7.1.
Для здійснення перетворення BaO → BaSO 4 можна використовувати: а) SO 2; б) H 2 SO 4; в) Na 2 SO 4; г) SO 3 .
Рішення. Перетворення можна здійснити, використовуючи H 2 SO 4:
BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + H 2 O
BaO + SO 3 = BaSO 4
Na 2 SO 4 з BaO не реагує, а реакції BaO з SO 2 утворюється сульфіт барію:
BaO + SO 2 = BaSO 3
Відповідь: 3).
3. Кислоти реагують з аміаком та його водними розчинами з утворенням солей амонію:
HCl + NH 3 = NH 4 Cl - хлорид амонію;
H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 – сульфат амонію.
4. Кислоти-неокислювачі з утворенням солі та виділенням водню реагують з металами, розташованими в ряду активності до водню:
H 2 SO 4 (розб) + Fe = FeSO 4 + H 2
2HCl + Zn = ZnCl 2 = H 2
Взаємодія кислот-окислювачів (HNO 3 , H 2 SO 4 (конц)) з металами дуже специфічна і розглядається щодо хімії елементів та їх сполук.
а) у більшості випадків при взаємодії сильнішої кислоти з сіллю слабшої кислоти утворюється сіль слабкої кислоти і слабка кислота або, як кажуть, сильніша кислота витісняє слабшу. Ряд зменшення сили кислот виглядає так:
Приклади реакцій, що протікають:
2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2
H 2 CO 3 + Na 2 SiO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓
2CH 3 COOH + K 2 CO 3 = 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2
3H 2 SO 4 + 2K 3 PO 4 = 3K 2 SO 4 + 2H 3 PO 4
Не взаємодіють між собою, наприклад, KCl і H 2 SO 4 (розб), NaNO 3 і H 2 SO 4 (розб), K 2 SO 4 і HCl (HNO 3 , HBr, HI), K 3 PO 4 і H 2 CO 3 , CH 3 COOK та H 2 CO 3 ;
б) у деяких випадках слабша кислота витісняє із солі сильнішу:
CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4
3AgNO 3 (розб) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3 .
Такі реакції можливі тоді, коли опади отриманих солей не розчиняються в розбавлених сильних кислотах, що утворюються (H 2 SO 4 і HNO 3);
в) у разі утворення опадів, нерозчинних у сильних кислотах, можливе перебіг реакції між сильною кислотою та сіллю, утвореною іншою сильною кислотою:
BaCl 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
Приклад 7.2.
Вкажіть ряд, у якому наведено формули речовин, які реагують з H 2 SO 4 (розб).
1) Zn, Al 2 O 3 KCl (p-p); 3) NaNO 3 (p-p), Na 2 S, NaF; 2) Cu(OH) 2 , K 2 CO 3 Ag; 4) Na 2 SO 3 Mg, Zn(OH) 2 .
Рішення. З H 2 SO 4 (розб) взаємодіють усі речовини ряду 4):
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2
Mg + H 2 SO 4 = MgSO 4 + H 2
Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2H 2 O
У ряді 1) неможлива реакція з KCl (p-p), у ряді 2) - з Ag, у ряді 3) - з NaNO 3 (p-p).
Відповідь: 4).
6. Дуже специфічно в реакціях із солями поводиться концентрована сірчана кислота. Це нелетюча і термічно стійка кислота, тому з твердих (!) солей витісняє всі сильні кислоти, оскільки вони летючі, ніж H 2 SO 4 (конц):
KCl (тв) + H 2 SO 4 (конц) KHSO 4 + HCl
2KCl (тв) + H 2 SO 4 (конц) K 2 SO 4 + 2HCl
Солі, утворені сильними кислотами (HBr, HI, HCl, HNO 3 , HClO 4), реагують тільки з концентрованою сірчаною кислотою і тільки перебуваючи у твердому стані
Приклад 7.3.
Концентрована сірчана кислота, на відміну від розведеної, реагує:
BaO + SO 2 = BaSO 3
3) KNO 3 (тв);
Рішення. KF, Na 2 CO 3 і Na 3 PO 4 реагують обидві кислоти, а з KNO 3 (тв) - тільки H 2 SO 4 (конц).Способи одержання кислот дуже різноманітні.
- розчиненням у воді відповідних газів:
HCl (г) + H 2 O (ж) → HCl (p-p)
H 2 S (г) + H 2 O (ж) → H 2 S (р-р)
- із солей витісненням більш сильними або менш леткими кислотами:
FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
KCl (тв) + H 2 SO 4 (кінець) = KHSO 4 + HCl
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3
Кисневмісні кислотиСпособи одержання кислот дуже різноманітні.
- розчиненням відповідних кислотних оксидів у воді, при цьому ступінь окислення кислотоутворюючого елемента в оксиді та кислоті залишається однаковим (виняток - NO 2):
N 2 O 5 + H 2 O = 2HNO 3
SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4
P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4
- окисленням неметалів кислотами-окислювачами:
S + 6HNO 3 (кінець) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O
- витісненням сильної кислоти із солі іншої сильної кислоти (якщо випадає нерозчинний у кислотах, що утворюються, осад):
Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 (розб) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
- витіснення летючої кислоти з її солей менш летючою кислотою.
З цією метою найчастіше використовують нелетючу термічно стійку концентровану сірчану кислоту:
NaNO 3 (тв) + H 2 SO 4 (конц) NaHSO 4 + HNO 3
KClO 4 (тв) + H 2 SO 4 (кінець) KHSO 4 + HClO 4
- витісненням слабшої кислоти з її солей сильнішою кислотою:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4
NaNO 2 + HCl = NaCl + HNO 2
K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓
Класифікація неорганічних речовин із прикладами сполук
Тепер проаналізуємо представлену вище класифікаційну схему детальніше.
Як ми бачимо, насамперед усі неорганічні речовини поділяються на простіі складні:
Простими речовинами називають такі речовини, що утворені атомами лише одного хімічного елемента. Наприклад, простими речовинами є водень H 2 , кисень O 2 залізо Fe, вуглець С і т.д.
Серед простих речовин розрізняють метали, неметалиі благородні гази:
Металиутворені хімічними елементами, які розташовані нижче діагоналі бор-астат, а також усіма елементами, що знаходяться в побічних групах.
Шляхетні газиутворені хімічними елементами групи VIIIA.
Неметалиутворені відповідно хімічними елементами, розташованими вище діагоналі бор-астат, за винятком усіх елементів побічних підгруп та шляхетних газів, розташованих у VIIIA групі:
Назви простих речовин найчастіше збігаються із назвами хімічних елементів, атомами яких вони утворені. Однак для багатьох хімічних елементів поширене таке явище, як алотропія. Алотропією називають явище, коли один хімічний елементздатний утворювати кілька простих речовин. Наприклад, у разі хімічного елемента кисню можливе існування молекулярних сполук з формулами O2 та O3. Першу речовину прийнято називати киснем так само, як і хімічний елемент, атомами якого вона утворена, а друга речовина (O 3) називається озоном. Під простою речовиною вуглецем може матися на увазі будь-яка з його алотропних модифікацій, наприклад, алмаз, графіт або фулерени. Під простою речовиною фосфором можуть розумітися такі його алотропні модифікації, як білий фосфор, червоний фосфор, чорний фосфор
Складні речовини
Складними речовинами називають речовини, утворені атомами двох чи більше хімічних елементів.
Так, наприклад, складними речовинами є аміак NH 3 , сірчана кислота H 2 SO 4 , гашене вапно Ca(OH) 2 і безліч інших.
Серед складних неорганічних речовин виділяють 5 основних класів, а саме оксиди, основи, амфотерні гідроксиди, кислоти та солі:
Оксиди - Складні речовини, утворені двома хімічними елементами, один з яких кисень у ступені окислення -2.
Загальна формула оксидів може бути записана як Е x O y де Е - символ будь-якого хімічного елемента.
Номенклатура оксидів
Назва оксиду хімічного елемента будується за принципом:
Наприклад:
Fe 2 O 3 - оксид заліза (III); CuO - оксид міді (II); N 2 O 5 - оксид азоту (V)
Нерідко можна зустріти інформацію про те, що в дужках вказується валентність елемента, проте це не так. Так, наприклад, ступінь окислення азоту N 2 O 5 дорівнює +5, а валентність, як це не дивно, дорівнює чотирьом.
Якщо хімічний елемент має єдиний позитивний ступінь окиснення в сполуках, то ступінь окиснення не вказується. Наприклад:
Na 2 O - оксид натрію; H 2 O - оксид водню; ZnO – оксид цинку.
Класифікація оксидів
Оксиди за їх здатністю утворювати солі при взаємодії з кислотами або основами поділяють відповідно на солеутворюючіі несолетворні.
Несолетворних оксидів небагато, всі вони утворені неметалами в ступені окислення +1 та +2. Список несолетворних оксидів слід запам'ятати: CO, SiO, N 2 O, NO.
Солеутворюючі оксиди в свою чергу поділяються на основні, кислотніі амфотерні.
Основними оксидаминазивають такі оксиди, які за взаємодії з кислотами (або кислотними оксидами) утворюють солі. До основних оксидів відносять оксиди металів у ступені окислення +1 та +2, за винятком оксидів BeO, ZnO, SnO, PbO.
Кислотними оксидаминазивають такі оксиди, які при взаємодії із основами (або основними оксидами) утворюють солі. Кислотними оксидами є практично всі оксиди неметалів за винятком несолетворних CO, NO, N 2 O, SiO, а також усі оксиди металів у високих ступенях окиснення (+5, +6 та +7).
Амфотерними оксидаминазивають оксиди, які можуть реагувати як з кислотами, так і з основами, і в результаті цих реакцій утворюють солі. Такі оксиди виявляють подвійну кислотно-основну природу, тобто можуть виявляти властивості як кислотних, і основних оксидів. До амфотерних оксидів відносяться оксиди металів у ступенях окиснення +3, +4, а також як винятки оксиди BeO, ZnO, SnO, PbO.
Деякі метали можуть утворювати всі три види солеутворювальних оксидів. Наприклад, хром утворює основний оксид CrO, амфотерний оксид Cr 2 O 3 і кислотний оксид CrO 3 .
Як бачимо, кислотно-основні властивості оксидів металів безпосередньо залежить від ступеня окислення металу в оксиді: що більше ступінь окислення, то сильніше виражені кислотні властивості.
Основи
Основи — сполуки з формулою виду Me(OH) x , де xнайчастіше дорівнює 1 чи 2.
Класифікація основ
Підстави класифікують за кількістю гідроксогруп в одній структурній одиниці.
Підстави з однією гидроксогрупой, тобто. виду MeOH, називають однокислотними основами,із двома гидроксогруппами, тобто. виду Me(OH) 2 відповідно, двокислотнимиі т.д.
Також підстави поділяють на розчинні (луги) та нерозчинні.
До луг відносяться виключно гідроксиди лужних та лужноземельних металів, а також гідроксид талію TlOH.
Номенклатура основ
Назва основи будується за наступним принципом:
Наприклад:
Fe(OH) 2 - гідроксид заліза (II),
Cu(OH) 2 - гідроксид міді (II).
У тих випадках, коли метал у складних речовинахмає постійний ступінь окислення, вказувати не потрібно. Наприклад:
NaOH - гідроксид натрію,
Ca(OH) 2 - гідроксид кальцію і т.д.
Кислоти
Кислоти - Складні речовини, молекули яких містять атоми водню, здатні заміщатися на метал.
Загальна формула кислот може бути записана як H x A, де H - атоми водню, здатні заміщатися на метал, а A - кислотний залишок.
Наприклад, до кислот відносяться такі сполуки, як H 2 SO 4 HCl, HNO 3 HNO 2 і т.д.
Класифікація кислот
За кількістю атомів водню, здатних заміщатися на метал, кислоти поділяються на:
- О дноосновні кислоти: HF, HCl, HBr, HI, HNO 3;
- д вухосновні кислоти: H2SO4, H2SO3, H2CO3;
- т рехосновні кислоти: H 3 PO 4 , H 3 BO 3 .
Слід зазначити, що кількість атомів водню у разі органічних кислот найчастіше відбиває їх основність. Наприклад, оцтова кислота з формулою CH 3 COOH, незважаючи на наявність 4 атомів водню в молекулі, є не чотирьох-, а одноосновною. Основність органічних кислот визначається кількістю карбоксильних груп (-COOH) у молекулі.
Також за наявністю кисню в молекулах кислоти поділяють на безкисневі (HF, HCl, HBr і т.д.) і кисневмісні (H 2 SO 4 HNO 3 H 3 PO 4 і т.д.). Кисневмісні кислоти називають також оксокислотами.
Більш детально про класифікацію кислот можна почитати.
Номенклатура кислот та кислотних залишків
Нижченаведений список назв і формул кислот і кислотних залишків обов'язково слід вивчити.
У деяких випадках полегшити запам'ятовування може низка таких правил.
Як бачимо з таблиці вище, побудова систематичних назв безкисневих кислот виглядає так:
Наприклад:
HF - фтороводородна кислота;
HCl - хлороводнева кислота;
H 2 S - сірководнева кислота.
Назви кислотних залишків безкисневих кислот будуються за принципом:
Наприклад, Cl - хлорид, Br - бромід.
Назви кисневмісних кислот отримують додаванням до назви кислотоутворюючого елемента різних суфіксів та закінчень. Наприклад, якщо кислотоутворюючий елемент у кисневмісній кислоті має вищий ступінь окислення, то назва такої кислоти будується таким чином:
Наприклад, сірчана кислота H 2 S +6 O 4 хромова кислота H 2 Cr +6 O 4 .
Всі кисневмісні кислоти можуть бути класифіковані як кислотні гідроксиди, оскільки в їх молекулах виявляються гідроксогрупи (OH). Наприклад, це видно з нижченаведених графічних формул деяких кисневмісних кислот:
Таким чином, сірчана кислота інакше може бути названа як гідроксид сірки (VI), азотна кислота гідроксид азоту (V), фосфорна кислота гідроксид фосфору (V) і т.д. При цьому число у дужках характеризує ступінь окислення кислотоутворюючого елемента. Такий варіант назв кисневмісних кислот багатьом може здатися вкрай незвичним, проте зрідка такі назви можна зустріти в реальних КІМах ЄДІз хімії у завданнях на класифікацію неорганічних речовин.
Амфотерні гідроксиди
Амфотерні гідроксиди — гідроксиди металів, які виявляють подвійну природу, тобто. здатні виявляти як властивості кислот, і властивості основ.
Амфотерними є гідроксиди металів у ступенях окиснення +3 та +4 (як і оксиди).
Також як винятки до амфотерних гідроксидів відносять сполуки Be(OH) 2 , Zn(OH) 2 , Sn(OH) 2 і Pb(OH) 2 , незважаючи на ступінь окислення металу в них +2.
Для амфотерних гідроксидів трьох-і чотиривалентних металів можливе існування орто- та мета-форм, що відрізняються один від одного на одну молекулу води. Наприклад, гідроксид алюмінію (III) може існувати в орто-формі Al(OH) 3 або мета-формі AlO(OH) (метагідроксід).
Оскільки, як уже було сказано, амфотерні гідроксиди виявляють як властивості кислот, так і властивості основ, їх формула та назва можуть бути записані по-різному: або як у основи, або як у кислоти. Наприклад:
Солі
Так, наприклад, до солей відносяться такі сполуки як KCl, Ca(NO 3) 2 , NaHCO 3 і т.д.
Представлене вище визначення описує склад більшості солей, проте існують солі, які під нього. Наприклад, замість катіонів металів до складу солі можуть входити катіони амонію або його похідні органічні. Тобто. до солей відносяться такі сполуки, як, наприклад, (NH 4) 2 SO 4 (сульфат амонію), + Cl - (хлорид метиламонію) і т.д.
Класифікація солей
З іншого боку, солі можна розглядати як продукти заміщення катіонів водню H + в кислоті на інші катіони або як продукти заміщення гідроксид-іонів в підставах (або амфотерних гідроксидах) на інші аніони.
При повному заміщенні утворюються так звані середніабо нормальнісолі. Наприклад, при повному заміщенні катіонів водню в сірчаній кислоті на катіони натрію утворюється середня (нормальна) сіль Na 2 SO 4 а при повному заміщенні гідроксид-іонів в основі Ca(OH) 2 на кислотні залишки нітрат-іони утворюється середня (нормальна) сіль Ca(NO 3) 2 .
Солі, одержувані неповним заміщенням катіонів водню у двоосновній (або більше) кислоті на катіони металу, називають кислими. Так, при неповному заміщенні катіонів водню у сірчаній кислоті на катіони натрію утворюється кисла сіль NaHSO 4 .
Солі, які утворюються при неповному заміщенні гідроксид-іонів у двокислотних (або більше) основах, називають осн. проними солями. Наприклад, при неповному заміщенні гідроксид-іонів в основі Ca(OH) 2 на нітрат-іони утворюється осн провна сіль Ca(OH)NO 3 .
Солі, що складаються з катіонів двох різних металів та аніонів кислотних залишків тільки однієї кислоти, називають подвійними солями. Так, наприклад, подвійними солями є KNaCO 3 KMgCl 3 і т.д.
Якщо сіль утворена одним типом катіонів та двома типами кислотних залишків, такі солі називають змішаними. Наприклад, змішаними солями є сполуки Ca(OCl)Cl, CuBrCl тощо.
Існують солі, які не підпадають під визначення солей як продуктів заміщення катіонів водню в кислотах на катіони металів або продуктів заміщення гідроксид-іонів в основах на аніони кислотних залишків. Це комплексні солі. Так, наприклад, комплексними солями є тетрагидроксоцинкат-і тетрагідроксоалюмінат натрію з формулами Na 2 і Na відповідно. Розпізнати комплексні солі серед інших найчастіше можна за наявності квадратних дужок у формулі. Однак потрібно розуміти, що, щоб речовину можна було віднести до класу солей, до її складу повинні входити будь-які катіони, крім (або замість) H + , а з аніонів повинні бути будь-які аніони крім (або замість) OH - . Так, наприклад, з'єднання H 2 не відноситься до класу комплексних солей, оскільки при його дисоціації з катіонів у розчині присутні тільки катіони водню H + . За типом дисоціації цю речовину слід скоріше класифікувати як безкисневу комплексну кислоту. Аналогічно, до солей не належить з'єднання OH, т.к. дане з'єднання складається з катіонів + і гідроксид-іонів OH -, тобто. його слід вважати комплексною основою.
Номенклатура солей
Номенклатура середніх та кислих солей
Назва середніх та кислих солей будується за принципом:
Якщо ступінь окислення металу у складних речовинах постійна, її не вказують.
Назви кислотних залишків було дано вище під час розгляду номенклатури кислот.
Наприклад,
Na 2 SO 4 - сульфат натрію;
NaHSO 4 - гідросульфат натрію;
CaCO 3 - карбонат кальцію;
Ca(HCO 3) 2 - гідрокарбонат кальцію і т.д.
Номенклатура основних солей
Назви основних солей будуються за принципом:
Наприклад:
(CuOH) 2 CO 3 - гідроксокарбонат міді (II);
Fe(OH) 2 NO 3 - дигідроксонітрат заліза (III).
Номенклатура комплексних солей
Номенклатура комплексних сполук значно складніша, і для здачі ЄДІбагато знати з номенклатури комплексних солей не потрібно.
Слід вміти називати комплексні солі, які отримують взаємодією розчинів лугів з амфотерними гідроксидами. Наприклад:
*Однаковими кольорами у формулі та назві позначені відповідні один одному елементи формули та назви.
Тривіальні назви неорганічних речовин
Під тривіальними назвами розуміють назви речовин не пов'язані, або слабко пов'язані зі складом і будовою. Тривіальні назви обумовлені, як правило, або історичними причинами або фізичними або хімічними властивостямиданих з'єднань.
Список тривіальних назв неорганічних речовин, які необхідно знати:
| Na 3 | кріоліт |
| SiO 2 | кварц, кремнезем |
| FeS 2 | пірит, залізний колчедан |
| CaSO 4 ∙2H 2 O | гіпс |
| CaC2 | карбід кальцію |
| Al 4 C 3 | карбід алюмінію |
| KOH | їдке калі |
| NaOH | їдкий натр, каустична сода |
| H 2 O 2 | перекис водню |
| CuSO 4 ∙5H 2 O | мідний купорос |
| NH 4 Cl | нашатир |
| CaCO 3 | крейда, мармур, вапняк |
| N 2 O | звеселяючий газ |
| NO 2 | бурий газ |
| NaHCO 3 | харчова (питна) сода |
| Fe 3 O 4 | залізна окалина |
| NH 3 ∙H 2 O (NH 4 OH) | нашатирний спирт |
| CO | чадний газ |
| CO 2 | вуглекислий газ |
| SiC | карборунд (карбід кремнію) |
| PH 3 | фосфін |
| NH 3 | аміак |
| KClO 3 | бертолетова сіль (хлорат калію) |
| (CuOH) 2 CO 3 | малахіт |
| CaO | негашене вапно |
| Ca(OH) 2 | гашене вапно |
| прозорий водний розчин Ca(OH) 2 | вапняна вода |
| завись твердого Ca(OH) 2 у його водному розчині | вапняне молоко |
| K 2 CO 3 | поташ |
| Na 2 CO 3 | кальцинована сода |
| Na 2 CO 3 ∙10H 2 O | кристалічна сода |
| MgO | палена магнезія |