Химические свойства кислот - формулы, уравнения и примеры взаимодействия

Склонность к диссоциации

В водных растворах кислоты свободно диссоциируют на катионы водорода и кислотные остатки. Этот процесс не занимает много времени. Все кислоты делятся на малодиссоциирующие и диссоциирующие. Для корректного построения уравнения сильных одноосновных соединений может быть использована одна направленная вправо стрелка (→), либо знак равенства (=). Таким способом можно показать необратимость такой диссоциации. К примеру, самое элементарное уравнение диссоциации соляной кислоты можно записать двумя способами: HCl → H⁺ + CL^- или HCl = H⁺ + CL^-. Оба варианта являются правильными.

Используемая стрелка нужна для того, чтобы наглядно показать, что обратный процесс объединения кислотных остатков с катионами водорода практически не происходит. Если по условиям задачи нужно будет написать уравнение диссоциации одноосновного слабого соединения, тогда будет использоваться уже 2 стрелки (↔), которые будут направлены в разные стороны. Этот приём используется в химии для того, чтобы показать обратимость диссоциации слабых соединений. Такой подход особенно актуален в том случае, когда ярко выражен обратный процесс объединения имеющихся катионов водорода с кислотными остатками.

Химический процесс может происходить ступенчато. В этом случае речь касается многоосновных веществ, у которых катионы водорода отрываются от молекул не одновременно, а по очереди. Для выражения диссоциации понадобиться уже несколько уравнений, итоговое количество которых будет соответствовать основности кислот. Для лучшего понимания этого правила следует рассмотреть пример. При использовании трехосновной фосфорной кислоты диссоциация протекает сразу в три ступени с поочерёдным открытием катионов Н⁺:

• Н3РО4 ↔ Н⁺ + Н2РО4^-.
• Н2РО4 ^- ↔ Н⁺ + НРО4^2-.
• НРО4^2- ↔ Н⁺ + РО4^3-.

Для правильного решения аналогичных задач нужно понимать, что каждая последующая степень диссоциации всегда протекает в меньшей степени, нежели предыдущая. Такое явление основано на увеличении заряда кислотных остатков, из-за чего прочность связи между ними и положительными ионами только возрастает.

Среди многоосновных веществ в категорию исключений входит только H2SO4. Это связано с тем, что это соединение диссоциирует сразу по двум ступеням.

Специфическое окисление

Из уроков химии достоверно известно, что сила концентрации H2SO4 и HNO3 способна удивлять. Эти вещества воздействуют не только на металлы, которые расположены до водорода в ряду активности, но и на другие элементы после него (за исключением золота, платины).

Кислородсодержащие азотные и серные кислоты могут окислить не только серебро и медь, но и ртуть. Но нужно понимать, что некоторые металлы (Fe, Al, Cr) являются довольно активными, так как расположены до водорода, но они не реагируют на HNO3, H2SO4 без предварительного нагревания. Это связано с пассивацией. На поверхности таких металлов образуется защитная плёнка, состоящая из твёрдых продуктов окисления. Благодаря этому молекулы H2SO4 и HNO3 не могут проникать вглубь металла для активации химической реакции. Но если температура будет высокой, тогда окисление произойдёт.

Если речь идет о взаимодействии кислот с металлами, тогда обязательными продуктами будет соль и вода. Дополнительно выделяется третий продукт, формула которого зависит от активности металлов, температуры химической реакции. Каждая ситуация является индивидуальной.

Азотная и серная кислоты отличаются высокой окислительной способностью, что позволяет им вступать в химическую реакцию практически со всеми металлами ряда активности, а также с твёрдыми неметаллами. Например, фосфор, углерод, сера. Наглядно увидеть список продуктов взаимодействия H2SO4, HNO3 с металлами можно увидеть в таблице кислот. В 8 классе химия изучается не углублённо, но выучить названия химических элементов и их свойства нужно обязательно.

Восстановительные реакции

Окислители представляют собой частицы (атомы, ионы, молекулы), которые во время химической реакции принимают электроны. При этом степень окисления постепенно понижается, а окислители восстанавливаются.

Все известные бескислородные кислоты (за исключением HF) под воздействием различных окислителей проявляют восстановительные свойства, но это только благодаря химическому элементу, который входит в состав аниона. К примеру, дихроматом калия, диоксидом марганца, перманганатом калия окисляются все галогеноводородные соединения. В категорию исключений входит только HF. А вот галогенид-ионы могут окисляться только до свободных галогенов. Химическую реакцию можно оформить следующим образом:

• 4HCl + MnJ2 → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O.
• 16Br + 2KMnO4 → 2KBr + 2MnBr2 + 8H2O + 5Br2.
• 14Hl + K2Cr2O7 → 3l2↓ + 2Crl3 + 2Kl + 7H2O.

Иодоводород среди всех галогеноводородных соединений обладает наибольшей восстановительной активностью. Окислить его могут даже оксид и соли трёхвалентного железа. Не меньшей восстановительной активностью обладает сероводород H2S.

Для получения кислот электролизу подвергают растворы солей, образовавшиеся благодаря кислотному остатку. К примеру, электролиз раствора сульфата меди.

Химические свойства

Все существующие кислоты можно поделить на две категории: растворимые и нерастворимые. Некоторые из этих веществ могут самопроизвольно разлагаться и в водном растворе практически исчезают. Речь касается неустойчивых соединений. Эту тему подробно изучают на уроках химии в 8 классе. Все кислоты обладают определёнными физическими и химическими свойствами, которые нужно выучить для сдачи ЕГЭ:

• Многие виды кислот могут растворяться в воде, существенно повышая её кислотность. Для определения химического соединения в конкретном растворе используются специальные индикаторы: лакмусовая бумажка окрашивается в красный цвет.
• Кислоты взаимодействуют с атмосферными основаниями и оксидами, из-за чего образуется вода и соли. Из-за электролита такие реакции всегда проходят до конца. Растворению подвергаются многие оксиды.
• Кислоты могут вступать в реакцию с солями, но это только при условии образования газообразных либо малорастворимых веществ.
• Сильные кислоты взаимодействуют со щелочами. Реакция нейтрализации происходит на фоне того, что не только кислая, но и щелочная среда в сумме образуют нейтральную среду воды. Это интересная химическая реакция, которую можно записать следующим образом: Н⁺ + ОН- → Н2О.

Кислоты взаимодействуют с металлами, но для этого должны быть соблюдены определённые условия. В процессе химической реакции образуется соль и выделяется водород. В категорию исключений входят только те ситуации, когда металлы взаимодействуют с H2SO4 и HNO3.

Сферы применения

Химические вещества используются практически во всех отраслях современной промышленности. Но в настоящее время минеральные и органические кислоты применяются в следующих сферах:

• Борная кислота (H3BO3). Получила большой спрос в медицине как надёжное антисептическое средство. H3BO3 используется при пайке различных металлов, это вещество также добавляют в удобрения и применяют для борьбы с тараканами.
• В домашних условия при выпечке сдобных изделий не обойтись без лимонной и уксусной кислот, их также используют для удаления накипи с кранов, чайников.
• Хорошо всем известная аскорбиновая кислота, которая также известна как витамин С, применяется при простудных заболеваниях.
• Серная кислота (H2SO4). Активно используется в химической промышленности. H2SO4 используется для производства эффективных минеральных удобрений, лакокрасочных материалов. Часто используется в пищевой промышленности (например, пищевая добавка Е513), а также в качестве электролита, когда речь касается производства аккумуляторных батарей.
• Специальная хромовая смесь (раствор двухромовокислого калия в H2SO4) применяется в лабораторных условиях для очистки химической посуды. Это вещество является сильным окислителем, благодаря чему помогает максимально быстро и качественно удалить следы загрязнения органическими веществами. Хромовая смесь также используется в органическом синтезе.
• Азотная кислота (HNO3). Благодаря своим уникальным свойствам получила спрос в производстве взрывчатых веществ. Именно HNO3 используют при производстве востребованных в сельскохозяйственной отрасли азотосодержащих удобрений (например, калиевая и аммиачная селитра), а также для изготовления медикаментозных средств («Нитроглицерин»).

При использовании любой из кислот нужно соблюдать правила безопасности, так как такие вещества могут нанести серьёзный вред здоровью.

В 8 классе на уроках химии даётся общая информация по кислотам. Но учащимся нужно запомнить, что это сложные соединения, в составе которых содержатся атомы водорода, замещающиеся атомами металлов и кислотных остатков. Изучаемые химические элементы наделены определёнными свойствами. Например, могут взаимодействовать с оксидами, солями и металлами.