![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
![]() |
§3. Почему кислоты кислы?Кислоты - это гидраты кислотных оксидов. Обычно кислотные оксиды образуют элементы-неметаллы, например, углерод, кремний, азот, фосфор, сера, хлор… Диоксид углерода CO2 - кислотный оксид, ему соответствует угольная кислота. Чтобы получить угольную кислоту, углекислый газ (газообразный диоксид углерода) просто-напросто пропускают в воду: CO2 + H2O = H2CO3
Когда-то людям была известна только одна кислота - уксусная. Кислый вкус, уксусная кислота и вообще всё кислое по-гречески - "оксос". Постепенно люди узнали и другие кислоты - серную, соляную, щавелевую, муравьиную, яблочную. А также фосфорную, азотную, янтарную, валериановую… Что же между ними общего? Посмотрим на формулы кислот и увидим, что здесь, как правило, на первом месте атом водорода. Вот, например:
Такое расположение символов атомов в формуле молекул не случайность. Дело в том, что главное свойство кислот - это их способность в воде распадаться на ионы, причем один из ионов - обязательно катион водорода. ![]() Катион водорода получается в растворе любых кислот, потому что в них атомы водорода связаны с остальной частью молекул довольно слабо. Как только кислота оказывается в растворе, атомы водорода превращаются в катионы H+, а остальная часть молекулы - в кислотный остаток (анион кислоты). Катионы водорода отправляются в окружающий их мир воды: Все кислоты в растворе отдают катионы водорода, но некоторые из них делают это охотно, а другие "жадничают". Те кислоты, которым не жалко подарить катионы H+, называются сильными, а уравнения их реакций диссоциации (распада на ионы) выглядят так:
Если кислота - "жадина", то она отдает не все свои катионы водорода; часть из них, притом значительную, оставляет при себе. Такие "скупые" кислоты называют слабыми, а реакции их диссоциации - обратимыми. В обратимых реакциях исходные вещества превращаются в продукты не полностью, а лишь частично. Химики договорились, что вместо знака равенства в обратимых реакциях надо ставить две стрелочки, вот так: ![]() ![]() ![]() Тогда уравнение реакции диссоциации слабой кислоты - фтороводородной (плавиковой) - будет таким: HF
![]() А для других слабых кислот - угольной и фосфорной - диссоциация будет не только обратимой, но еще и многоступенчатой:
Это значит, что слабая кислота "угощает" всех окружающих своими протонами чрезвычайно неохотно. Отщепит часть и подождет: может, больше не попросят?.. "Силу" и "слабость" любой кислоты можно измерить и рассчитать. Для этого служит степень диссоциации. Эту величину принято обозначать греческой буквой α (альфа), и она равна отношению числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул растворенной в воде кислоты.
Если кислота сильная, то степень ее диссоциации в водном растворе равна 100%, или 1,0: все молекулы, сколько бы их ни было вначале, распадаются на ионы водорода и кислотного остатка. Слабая кислота имеет степень диссоциации меньше 100% (или меньше 1,0 - например, 0,3 или 0,1): распадаются на ионы далеко не все молекулы растворенной слабой кислоты, а только часть из них. Что же происходит с катионами водорода, которыми любая кислота "угощает", скупо или щедро, своих соседей по раствору? Ведь катионы водорода - это частицы особенные, очень мелкие и юркие; практически это - протоны безо всякого электронного окружения. Неужели они так и плавают никем не замеченные в водном растворе, среди целого океана молекул воды? На самом деле в водной среде несвязанные катионы водорода H+, конечно, не могут существовать. Их сразу же "съедают" молекулы воды, и в результате образуется катион оксония H3O+:
Ионы H+ (а если уж быть точными, катионы оксония H3O+) в растворе любой кислоты действуют на язык человека, вызывая ощущение кислого.
Очень многие кислоты пришли в химию прямиком с кухни. Лимонная, яблочная, масляная, молочная, винная - источник, откуда химики извлекли эти кислоты, ясен из названия: это органические вещества, продукты живой природы. Другое дело - неорганические кислоты, например, серная или азотная. Чтобы их получить, обычно бывает достаточно добавить к кислотному оксиду воду. Например, триоксид серы SO3 в воде превращается в серную кислоту, а оксид азота состава N2O5 - в азотную:
Правда, некоторые кислоты нерастворимы в воде. Тогда для их получения химику приходится обходить множество препятствий. Например, получить кремниевую кислоту, добавляя воду к диоксиду кремния SiO2 (обычному кварцевому песку), не удается. Потребуются особые приемы. Например, можно сначала растворить диоксид кремния в щелочи - гидроксиде натрия NaOH , а потом провести обменную реакцию полученного силиката натрия Na4SiO4 с соляной кислотой HCl:
|
![]() |
![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() |
©2003 Copyright by alhimik.ru |