|
'''Кисло́ти''', у класичному визначенні — [[електроліти]], які при розчиненні в йонізуючому розчиннику (наприклад, у [[вода|воді]]), [[Дисоціація (хімія)|дисоціюють]] з утворенням [[іон]]ів [[водень|водню]] (або [[протон]]а Н<sup>+</sup>), таким чином знижуючи [[кислотність]] розчину до величини менше ніж [[pH]] 7,0.
<br />
== Загальний опис ==
У сучасній [[хімія|хімії]] зазвичай використовується інше, хоча й подібне визначення [[Йоханнес Ніколаус Бренстед|Бренстеда]] і [[Мартін Лоурі|Лоурі]], за яким кислоти означаються як [[хімічна сполука|хімічні сполуки]], що є донорами протонів і приймають електрони для утворення [[йонний зв'язок|іонних зв'язків]]. Кислоти вступають у [[Окисно-відновна реакція|реакції]] з [[Основи (хімія)|основами]], утворюючи [[Солі (хімія)|солі]], а також діють як розчинники. Сильні кислоти [[корозія|корозійні]], розбавлені кислоти мають кислий або гострий смак, хоча в деяких [[органічні кислоти|органічних кислотах]] цей смак частково схований за іншими смаковими характеристиками.
Прикладами дисоціації кислот у водному розчині з утворенням Н<sup>+</sup> є такі:
: HCl {{eqm}} H<sup>+</sup> + Cl<sup>-</sup>
: HNO<sub>3</sub> {{eqm}} H<sup>+</sup> + NO{{su|p=-|b=3}}
: H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> {{eqm}} 2H<sup>+</sup> + SO{{su|p=2-|b=4}}
Атоми водню, що входять до складу молекул кислот і можуть відщеплюватись від молекул кислот при їх дисоціації у вигляді катіонів водню Н<sup>+</sup>, називаються кислотними атомами водню. Кислотні атоми водню в молекулах кислот можуть заміщатися атомами металів (або металоподібних груп, як NH<sub>4</sub>) з утворенням солей.
Атоми або групи атомів, що сполучені з кислотними атомами водню в молекулах кислот, називаються кислотними залишками. Так, атом хлору в хлоридній кислоті (точніше, аніон хлору Cl<sup>-</sup>) називається кислотним залишком хлоридної кислоти, група атомів NO<sub>3</sub> в нітратній кислоті (точніше аніон NO{{su|p=-|b=3}}) є кислотним залишком нітратної кислоти, а група атомів SO<sub>4</sub> (точніше аніон SO{{su|p=2-|b=4}}) — в сульфатній кислоті.
== Оксигеновмісні і безоксигенові кислоти ==
{{See|Кисневмісна кислота}}
Залежно від того, входить кисень до складу кислотного залишку чи не входить, кислоти поділяються на кисневі і безкисневі.
До найбільш вживаних кисневих кислот належать сульфатна (сірчана) кислота H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>, нітратна (азотна) кислота HNO<sub>3</sub> і фосфатна (фосфорна) кислота H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub>.
Кисневі кислоти можна розглядати також як гідроксиди (найчастіше неповні, або оксиди-гідроксиди) кислотних оксидів, тобто як продукти приєднання води до кислотних оксидів (ангідридів). їх зображають такою загальною формулою: n R<sub>x</sub>O<sub>y</sub> • m Н<sub>2</sub>О, де x і y залежать від валентності кислотоутворюючого елементу, а n і m — від типу кислоти. Наприклад:
: SO<sub>3</sub> + Н<sub>2</sub>О → SO<sub>3</sub>·Н<sub>2</sub>О, або SO<sub>2</sub>(ОН)<sub>2</sub> (Сульфатна кислота Н<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>)
: Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub> + Н<sub>2</sub>О → Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>·Н<sub>2</sub>О, або 2РО<sub>2</sub>(ОН) (Метафосфатна кислота НРО<sub>3</sub>)
: Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub> + 3Н<sub>2</sub>О → Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub>·3Н<sub>2</sub>О, або 2РО(ОН)<sub>3</sub> (Ортофосфатна кислота Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>).
Однак гідроксидами (чи оксидами-гідроксидами) кислоти звичайно не називають, а терміном гідроксид користуються тільки для назв основ (гідроксидів металів) і амфотерних гідроксидів.
Прикладом найбільш вживаних безкисневих кислот можуть бути хлоридна (хлороводнева, або соляна) кислота HCl, бромідна кислота HBr, сульфідна (сірководнева) Н<sub>2</sub>S і інші кислоти.
== Основність кислот ==
Залежно від кількості кислотних атомів водню молекули кислот поділяються на одноосновні, двоосновні, триосновні тощо. Наприклад, хлоридна кислота HCl — одноосновна, сульфатна кислота H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> — двоосновна, фосфатна кислота H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> — триосновна тощо.
== Структурні формули ==
При складанні структурних формул кислот слід мати на увазі, що кислотні атоми водню в молекулах кисневих кислот зв'язані не безпосередньо з атомом кислотоутворюючого елементу, а через кисень. Це треба пам'ятати, бо є чимало кислот, основність яких не збігається з кількістю атомів водню у складі їх молекул. Так, до складу [[Оцтова кислота|ацетатної кислоти]] (оцтової кислоти) входять чотири атоми водню, хоч вона одноосновна. Останнє пояснюється тим, що в молекулі цієї кислоти тільки один атом водню сполучений з атомом вуглецю через кисень, а три атоми зв'язані безпосередньо з атомом вуглецю. Тому при дисоціації молекула ацетатної кислоти відщеплює лише один катіон водню, який може заміщатися катіоном металу з утворенням солі:
: <math>\mathrm{ CH_3COOH \leftrightarrows CH_3COO^- + H^+ }</math>
На відміну від кисневих, у молекулах безкисневих кислот кислотні атоми водню зв'язані безпосередньо з атомами кислотоутворюючого елементу. Зазвичай кислотоутворюючий елемент належить до галогенів чи халькогенів, але можливі галогензамінні групи (HCN — синильна кислота). Для прикладу наведемо структурні формули деяких кислот:
Н<sub>2</sub>S Н<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> H<sub>3</sub>PO<sub>4</sub> СН<sub>3</sub>СООН
Н—О О Н—О Н О
H- S \ // \ | //
| S Н—О—Р → О Н—С—С
H / \\ / | \
H—O O H—O H O—H
Сульфідна кислота Сульфатна кислота Фосфатна кислота Ацетатна кислота
== Номенклатура ==
Назви кислот найкраще виводити від міжнародних назв кислотних залишків. При цьому для кисневих кислот у випадку проявлення кислотоутворюючим елементом найвищої можливої валентності назва кислоти має закінчення ''-атна'', наприклад:
: HNO<sub>3</sub> — [[нітратна кислота]] (азотна)
: Н<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> — [[сульфатна кислота]] (сірчана)
: Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub> — [[ортофосфатна кислота]] (фосфорна)
: Н<sub></sub>РО<sub>3</sub> — [[метафосфатна кислота]]
: Н<sub>2</sub>СО<sub>3</sub> — [[карбонатна кислота]] (вугільна)
: Н<sub>3</sub>ВО<sub>3</sub> — [[борна кислота|боратна кислота]] (борна)
Якщо ж кислотоутворюючий елемент проявляє в молекулі даної кислоти нижчу позитивну валентність, то назва кислоти має закінчення ''-итна'' або ''-ітна''. Наприклад:
: HNO<sub>2</sub> — [[нітритна кислота]] (азотиста): Н<sub>2</sub>SO<sub>3</sub> — [[сульфітна кислота]] (сірчиста)
Назви безкисневих кислот у таких випадках мають закінчення ''-идна'' або ''-ідна''. Наприклад:
: HCl — [[хлоридна кислота]] (хлороводнева, або соляна): HI — [[Йодоводень|йодидна кислота]] (йодоводнева): HBr — [[Бромоводень|бромідна кислота]] (бромоводнева): H<sub>2</sub>S — [[сульфідна кислота]] (сірководнева)
== Властивості ==
Деякі кислоти при звичайних умовах являють собою рідини, наприклад нітратна HNO<sub>3</sub> і сульфатна Н<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> кислоти, а деякі — тверді речовини, як фосфатна кислота Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub>, боратна Н<sub>3</sub>ВО<sub>3</sub> і ін.
Більшість кислот добре розчиняється у воді, але деякі практично не розчиняються (наприклад, силікатна кислота H<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub>).
Водні розчини кислот відзначаються кислим смаком, руйнують рослинні і тваринні тканини і змінюють забарвлення індикаторів, зокрема забарвлюють лакмус у червоний колір.
Ці спільні властивості усіх кислот обумовлюються наявністю в їх розчинах іонів водню.
Хімічні властивості кислот визначаються їх відношенням до основ і основних оксидів. Найхарактернішою властивістю їх є здатність вступати з основами в реакції нейтралізації.
Наприклад:
: HCl + NaOH → NaCl + H<sub>2</sub>O
: 3H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + 2Al(OH)<sub>3</sub> → Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> + 6Н<sub>2</sub>О
З основними і амфотерними оксидами кислоти теж утворюють солі:
: 2HNO<sub>3</sub> + MgO → Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
: 3H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> → Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> + 3H<sub>2</sub>O
Крім того, кислоти взаємодіють і з активними металами (що стоять в електрохімічному ряду напружень лівіше від водню) з утворенням солі і виділенням водню (з нітратної кислоти водень не виділяється). Наприклад:
: 2HCl + Zn → ZnCl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub> ↑
: 3H<sub>2</sub>SO<sub>4(розбавлена)</sub> + 2Al → Al<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub> + 3H<sub>2</sub> ↑
== Одержання ==
Кислоти, як і [[основа (хімія)|основи]], можна добувати різними способами.
1. Безпосереднім сполученням [[ангідрид]]ів з водою:
: SO<sub>3</sub> + Н<sub>2</sub>О → Н<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
: N<sub>2</sub>O<sub>5</sub> + Н<sub>2</sub>О → 2HNO<sub>3</sub>
Цим способом можна одержувати кислоти тільки в тому випадку, коли ангідрид безпосередньо взаємодіє з водою. При цьому слід мати на увазі, що при одержанні деяких кислот залежно від умов одна молекула ангідриду може реагувати з одною, двома і більше молекулами води. Внаслідок цього молекула утворюваної кислоти може містити різну кількість атомів водню і кисню, хоч валентність кислотоутворюючого елементу залишається тою ж самою. Якщо кислота утворюється внаслідок взаємодії одної молекули ангідриду з одною молекулою води, то до назви кислоти додається префікс ''мета-'', а коли на одну молекулу ангідриду припадає дві або три молекули води, то додається префікс ''орто-''.
Наприклад:
: Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub> + H<sub>2</sub>O → 2НРО<sub>3</sub> [[метафосфатна кислота]]: Р<sub>2</sub>О<sub>5</sub> + 3Н<sub>2</sub>О → 2Н<sub>3</sub>РО<sub>4</sub> [[ортофосфатна кислота]]
2. Взаємодією кислот з [[сіль (хімія)|солями]]. Цим способом можна користуватися тоді, коли одержувана кислота є леткою або нерозчинною. Наприклад:
: Н<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + 2NaCl → Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + 2HCl ↑ (при нагріванні): H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + Na<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> → Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> + H<sub>2</sub>SiO<sub>3</sub> ↓
3. Безкисневі кислоти можна одержувати як їх витісненням з солей іншими кислотами, так і безпосереднім сполученням елементів з наступним розчиненням одержуваних кислот у воді.
Наприклад:
: FeS + 2HCl → FeCl<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>S ↑
: Н<sub>2</sub> + Cl<sub>2</sub> → 2HCl
В техніці для добування хлоридної кислоти користуються останнім способом.
== Див. також ==
* [[Кислота Бренстеда]]
* [[Кислота Льюїса]]
* [[Псевдокислота]]
== Джерела ==
* {{книга|автор=Деркач Ф. А. |заголовок=Хімія |місце=Львів |видавництво=Львівський університет |рік=1968 |сторінки= |сторінок=312 }}
* {{Глосарій термінів з хімії}}
== Посилання ==
* [http://esu.com.ua/search_articles.php?id=6630 Кислоти] // [[ЕСУ]]
[[Категорія:Кислоти|*]]
| 