§ 27. Вивчаємо кислоти, їхні фізичні й хімічні властивості

— Слова «кислота» й «кислий» недарма мають спільний корінь. Розчини майже всіх кислот на смак кислі. Це не означає, що розчин будь-якої кислоти можна пробувати на смак — серед них трапляються дуже їдкі й навіть отруйні!

— Але такі кислоти, як етанова (міститься в столовому оцті), аскорбінова (вітамін С), яблучна, лимонна, щавлева (ці кислоти містяться в рослинах), знайомі нам саме своїм кислим смаком.

СКЛАД І НАЗВИ КИСЛОТ

• Кислоти — складні речовини, до складу яких входять атоми Гідрогену та йони кислотного залишку.

Склад і будову, назви кислот ми вже розглядали. Якщо ви забули, повторіть § 18.

Гідроген, який входить до складу кислот, не тільки бере участь у формуванні кислого смаку речовин, але й обумовлює багато їхніх хімічних властивостей. Так, він легко може заміщатися на атоми металів, при цьому утворюються солі. Тому назви солей походять від назв кислот (табл. 12).

Назви кислот і утворених ними солей*

Назва кислоти

Хімічна формула кислоти

Кислотний залишок

Заряд йона кислотного залишку

Приклад хімічної формули солі

* Зверніть увагу, що у верхній частині таблиці наведено оксигеновмісні кислоти й солі, утворені оксигеновмісними кислотними залишками, у нижній — безоксигенові кислоти й солі, утворені безоксигеновими кислотними залишками.

Назва кислоти

Хімічна формула кислоти

Кислотний залишок

Заряд йона кислотного залишку

Приклад хімічної формули солі

AlPO₄ алюміній ортофосфат

Ступінь окиснення — це властивість атомів елементів, тому застосування його до кислотного залишку досить умовне. Зверніть увагу, що ступінь окиснення кислотного залишку дорівнює сумі ступенів окиснення всіх атомів, що входять у нього.

— Згадайте, ми вивчали, що ступінь окиснення кислотного залишку дорівнює числу атомів Гідрогену в молекулі кислоти: два Гідрогени — ступінь окиснення кислотного залишку — два, три Гідрогени — три, ну, а один Гідроген — і ступінь окиснення теж один. Подивіться таблицю!

Деякі кислоти мають історично сформовані, так звані тривіальні назви. Наприклад, сульфатну кислоту називають іще сірчаною, хлоридну — соляною, флуоридну — плавиковою, нітратну — азотною, сульфідну — сірководневою, карбонатну — вугільною, а силікатну — кремнієвою.

ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСЛОТ

Частина неорганічних кислот — безбарвні рідини.

Ортофосфатна кислота — тверда речовина білого кольору, добре розчинна у воді.

Силікатна кислота — теж тверда біла речовина. Вона у воді не розчиняється.

Є й інші кислоти у твердому агрегатному стані, наприклад боратна. Вона погано розчиняється навіть у гарячій воді (рис. 61).

Рис. 61. Тверді неорганічні кислоти

Всі атоми в молекулах кислот зв’язані ковалентними зв’язками, тому для них характерні властивості речовин із молекулярною кристалічною ґраткою, наприклад низькі температури плавлення.

Деякі кислоти (наприклад, HCl, HBr, HF, H₂S та інші) леткі, тобто їхні молекули «вилітають» із розчину. Є кислоти, які не виділені в чистому вигляді. Вони існують тільки в розчинах. Це, наприклад, карбонатна H₂CO₃ і сульфітна H₂SO₃ кислоти.

СИЛЬНІ Й СЛАБКІ КИСЛОТИ

Кислоти, які добре розчиняються у воді й активно (швидко, бурхливо) вступають у хімічні реакції, називають сильними кислотами. Погано розчинні кислоти або кислоти, які легко розкладаються на оксид і воду, деякі леткі кислоти — слабкі.

Є й кислоти середньої сили.

У зв’язку із цим існує ще одна класифікація кислот — за силою (табл. 13).

Сильні та слабкі кислоти

Сильні кислоти

Кислоти середньої сили

Слабкі кислоти

ПРАВИЛА БЕЗПЕКИ ПІД ЧАС РОБОТИ З КИСЛОТАМИ

• Увага! Кислоти — дуже небезпечні речовини.

Всі сильні кислоти — сульфатна, нітратна, хлоридна й навіть не дуже сильні, такі як, наприклад, етанова кислота, можуть спричинити сильні опіки, руйнувати тканини. Тому під час роботи з кислотами необхідно дотримуватися запобіжних заходів. Якщо кислота потрапила на одяг або на поверхню тіла, то її необхідно дуже швидко змити великою кількістю проточної води (до зникнення відчуття печіння) або нейтралізувати розчином амоніаку (нашатирним спиртом). А якщо кислота потрапила на дерев’яну, металічну або на інші поверхні, то її нейтралізують вапном, крейдою або содою.

Кислоти необхідно зберігати в добре закритому посуді в не доступному для дітей місці, на пляшці (упаковці) обов’язково повинна бути бірка з назвою кислоти.

Обережно, кислота! Подразнює шкіру, слизові оболонки, викликає опіки. Працюй у захисних рукавичках!

Краплі розчину кислоти, що потрапили на шкіру, негайно змийте сильним струменем холодної води, а потім обробіть ушкоджену поверхню 2 %-м розчином питної соди або розчином амоніаку

Сульфатна кислота — одна з найсильніших кислот. Концентрована кислота обвуглює цукор, дерево, бавовну, вовну й викликає дуже глибокі опіки шкіри.

Увага! Під час приготування розчину сульфатної кислоти необхідно діяти за таким правилом: кислоту ллють у воду тонким струмком по скляній паличці, але не навпаки.

ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КИСЛОТ

Розглянемо найважливіші хімічні властивості кислот.

1. Дія розчинів кислот на індикатори

Що таке індикатори і яким буває середовище, ми вже вивчали в § 13.

Згадаємо, що в усіх розчинів кислот середовище кисле, тому що в цих розчинах є йони Н + .

Лабораторний дослід 4.

Дія водних розчинів кислот на індикатори

У кислому середовищі індикатори лакмус, метиловий оранжевий, універсальний індикаторний папір змінюють своє забарвлення на червоне.

— Виявляється, можна легко визначити кислий розчин чи ні, не пробуючи його на смак?!

— Звичайно! Справжні хіміки так і роблять — тестують розчин індикатором.

— Так. Читай нашу «Домашню лабораторію».

2. Взаємодія кислот з основами

Цю реакцію, як ви вже знаєте, називають реакцією нейтралізації.

— Цю взаємодію ми вивчали в темі «Основи». Я знаю, як правильно написати це рівняння реакції, тому мені вчити менше!

Кислота реагує з основою з утворенням солі, в якій завжди в незмінному вигляді міститься кислотний залишок. Другим продуктом реакції нейтралізації обов’язково є вода.

• Кислотні залишки в реакціях обміну переходять без змін з однієї сполуки (кислоти) в іншу (сіль).

Реакція нейтралізації нам трапляється й у медицині. Наприклад, у разі захворювань шлунка з підвищеною кислотністю (а в шлунку міститься хлоридна кислота) хворі приймають ліки, які містять магній гідроксид, що нейтралізує надлишок кислоти. Місце укусу ос, мурах, опіку кропиви потрібно протерти розчином нашатирного спирту (це луг), і відчуття печіння вмить зникне: мурашина кислота, яка викликала печіння, нейтралізована.

Спробуйте самі закінчити рівняння реакцій. Для перевірки дивіться відповідь 1 наприкінці параграфа.

3. Взаємодія кислот з оксидами металічних елементів

Якщо долити до білого порошку CaO розчин хлоридної кислоти, осад відразу розчиниться, і ми одержимо прозорий розчин.

Як і у випадку реакцій з основами, з оксидами металічних елементів (основними та амфотерними) кислоти утворюють сіль і воду. Це реакція обміну.

— Цю реакцію ми вже вивчали в темі «Оксиди». Я її знаю, і мені вчити менше!

Спробуйте самі закінчити рівняння реакцій. Для перевірки дивіться відповідь 2 наприкінці параграфа.

ДІЗНАЙТЕСЯ БІЛЬШЕ

Ортофосфатну кислоту використовують для очищення заліза від іржі (оксидів і гідроксидів Феруму). Вона входить до складу засобу «Перетворювач іржі». Ортофосфатна кислота, розчиняючи на поверхні металу його сполуки, із самим залізом реагує дуже повільно. Оксиди й гідроксиди Феруму перетворюються на нерозчинну сіль FePO₄, яка осаджується на поверхні металу й утворює міцну плівку.

Мозковий штурм

Чому не можна зберігати кислі розчини в алюмінієвій каструлі?

4. Взаємодія кислот із металами

Для взаємодії кислот із металом мають бути дотримані деякі умови.

По-перше, метал повинен бути досить активним (реакційно-здатним) щодо кислот. Неактивні метали — золото, срібло, ртуть і деякі інші метали — з кислотами не реагують. Такі метали, як магній, залізо, цинк, навпаки, реагують дуже активно з виділенням газоподібного водню й великої кількості тепла.

Щоби визначити активність металу, треба звернутися до таблиці «Ряд активності металів» (табл. 14).

• Чим лівіше розташований метал у ряді активності металів, тим він активніший.

Ряд активності металів

ДІЗНАЙТЕСЯ БІЛЬШЕ

1859 р. російський учений, один з основоположників фізичної хімії Микола Миколайович Бекетов (1827-1911) зробив у Парижі повідомлення на тему «Дослідження над явищами витіснення одних елементів іншими». 1865 року вийшла його книга з описом цих досліджень, яку було надруковано в Харкові російською мовою. У цій роботі Бекетов узагальнив дослідження щодо здатності одних металів витісняти інші з розчинів їх солей. Звідси назва — «Витискувальний ряд», або «Ряд активності».

З часом накопичувалося дедалі більше свідчень того, що деякі «правила витіснення» можуть порушуватися. Так, ви самі можете бачити, що літій у ряді стоїть першим, але ж його хімічна активність значно менше, ніж у натрію або калію. Причини цього складні, і ми не будемо їх зараз розглядати.

Схожі ряди металів пропонували й інші вчені. Наприклад, задовго до робіт М. Бекетова Алессандро Вольта дослідним шляхом визначив «ряд напруг» металів: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au.

Теоретичну основу ряду активності (і ряду напруг) металів заклав німецький фізико-хімік Вальтер Нернст (1864-1941), який дав йому назву «Ряд стандартних електродних потенціалів».

• Метали, які стоять у ряді активності металів до водню, витісняють водень із розведених кислот (крім нітратної кислоти).

Якщо ви добре запам’ятаєте це правило, воно обов’язково допоможе вам під час складання рівнянь.

По-друге, кислота має бути досить реакційноздатною (сильною), щоби реагувати навіть із малоактивним металом.

Кислоти рослин (яблучна, лимонна, щавлева тощо) є слабкими кислотами й дуже повільно реагують із такими металами, як цинк, хром, залізо, нікель, олово, свинець (хоча з основами й оксидами металів вони здатні реагувати швидше).

Розчини таких сильних кислот, як сульфатна або хлоридна, здатні реагувати з усіма металами з лівої частини «Ряду активності металів».

Лабораторний дослід 5.

Взаємодія хлоридної кислоти з металами

Проведемо експеримент: помістимо в пробірку гранули цинку (або сталь — сплав на основі заліза (наприклад, скріпку, цвях)) і додамо розчин кислоти — сульфатної, хлоридної, можна етанової. Спостерігаємо виділення бульбашок газу. Це виділяється водень.

Реакція взаємодії кислот і металічних елементів належить до реакцій заміщення: атоми металічного елемента заміщують атоми Гідрогену в кислоті. Крім водню, ще утворюються солі. Цю реакцію часто використовують для одержання водню.

• Реакції, між простими і складними речовинами, в результаті яких атоми простої речовини заміщують атоми одного з елементів складної речовини, називають реакціями заміщення. У результаті цих реакцій утворюються проста і складна речовини.

— Тут знову атоми металічного елемента стають замість Гідрогену! А кислотний залишок не змінюється! І ще: треба перевіряти, чи правильно складено формулу солі (згідно зі ступенями окиснення).

Завдання. Спробуйте самі закінчити рівняння реакцій.

Для перевірки дивіться відповідь 3 наприкінці параграфа.

ДІЗНАЙТЕСЯ БІЛЬШЕ

Візьміть до уваги, що в реакціях кислот із металами є винятки. Внаслідок взаємодії металів із нітратною кислотою водень не виділяється. Це пов’язано з тим, що нітратна кислота містить у своїй молекулі сильний окисник (елемент, який «забирає» електрони) — Нітроген у ступені окиснення +5. Тому водень, який виділяється, негайно окиснюється N +5 до води. Те саме відбувається й у реакціях із концентрованою сульфатною кислотою, у молекулі якої сірка S +6 також є окисником. Склад продуктів у цих окисно-відновних реакціях залежить від багатьох чинників: активності металу, концентрації кислоти, температури. Наприклад:

Більш докладно ми розглянемо ці реакції в старших класах.

5. Взаємодія кислот із солями

Для складання цих реакцій нам потрібно обов’язково дивитися в таблицю 13 (с. 242) або пам’ятати її.

Ми будемо керуватися таким правилом:

• Більш сильні й нелеткі кислоти витісняють менш сильні й більш леткі з їх солей, якщо утворюється газ або осад.

Леткі кислоти — це безоксигенові кислоти й ті оксигеновмісні, які легко розкладаються з утворенням газоподібних оксидів: сульфітна, карбонатна.

Урахуйте, що сульфатна кислота витісняє майже всі кислоти з їх солей, у тому числі й ті, які в таблиці зазначені як сильні, наприклад HCl, тому що H₂SO₄ — і сильна кислота, і нелетка.

У результаті реакції утворюються теж кислота й сіль, але вже іншого складу. Це реакція обміну.

Простий дослід: до харчової соди (у розчині або в порошку) додамо оцет. Цю реакцію іноді проводять домогосподарки: «гасять соду оцтом». Що бачимо? Рясне виділення бульбашок газу. Це і є СО₂, який утворився під час розкладу Н₂СО₃.

Можна урізноманітнити цей простий дослід. Додайте в суміш мийний засіб — піна стане ряснішою та стійкішою. Можна, наприклад, виліпити конус із пластиліну, а потім зробити в ньому отвір і насипати туди соду, змішану з акварельною фарбою, потім додати оцет. Виверження вулкана готове! Ваші молодші сестрички й братики будуть у захваті. Можливо, ви самі придумаєте, як іще можна видозмінити цей дослід?

Зверніть увагу, що карбонатна кислота в чистому вигляді не існує, вона відразу під час утворення розкладається на карбон(IV) оксид і воду:

Сульфітна кислота теж легко розкладається на сульфур(IV) оксид і воду:

У рівняннях реакцій зазвичай записують не формули цих кислот, а відразу продукти розкладу — оксид і воду.

Завдання. Спробуйте самі закінчити рівняння реакцій.

Для перевірки дивіться відповідь 4 наприкінці параграфа.

Отже, щоби краще запам’ятати властивості кислот, запишемо схему:

— Дуже легко запам’ятати: спочатку реагент — просто металічний елемент, потім металічний елемент із О, потім металічний елемент із ОН, а потім металічний елемент із кислотним залишком (сіль).

— Виявляється, оксид металічного елемента + кислота — вивчали, кислота + основа (будь-яка) — вивчали, тож треба лише запам’ятати забарвлення індикаторів і взаємодію з металічними елементами й солями.

ВІДПОВІДІ ДО ЗАВДАНЬ ПАРАГРАФА

Сильні і слабкі кислоти: назви, описи, класифікація і властивості

Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.

Загальні властивості

По-перше, слід пам’ятати, що всі кислоти є складними хімічними сполуками, що складаються з декількох хімічних елементів. По-друге, характерною рисою практично всіх кислот є наявність атомів водню H. Крім водню, кислота складається з кислотного залишку. Наприклад, найпопулярніша сірчана кислота має формулу – H₂SO₄, тобто перша частина формули кислоти завжди складається з водню, потім йде кислотний залишок. Але в цьому правилі є виняток, це так звані кислоти Льюїса, апротонні кислоти, без водню. Правда кислотами вони є також умовно. Справа в тому, що в хімії є декілька теорій кислот. Відповідно до однієї із них (запропонована американським фізиком і хіміком Г. Н. Льюїсом), кислотою є всяка хімічна сполука, здатна прийняти пару електронів з’єднання- донору. Тому кислотами, згідно з твердженням Льюїса, можуть вважатися молекули з незаповненою восьми-електронною оболонкою, а також катіони металів -комплексоутворювачі, галогеніди перехідних металів, молекули з полярними подвійними зв’язками і карбокатіони.

Фізичні властивості

Всі кислоти мають кислий, а часом і металевий смак. Проте пробувати їх на смак категорично не рекомендується. А ось інші фізичні властивості кислот можуть відрізнятися. Вони володіють різним кольором, запахом (деякі зовсім не мають запаху, а деякі мають яскраво виражений аромат). Щодо агрегатного стану речовини, то кислоти можуть перебувати у всіх трьох станах: твердому, рідкому і газоподібному.

Хімічні властивості

• Всі кисневмісні кислоти (ті, що містять в собі кисень), при розкладанні утворюють воду і кислотний оксид.
• Безкисневі кислоти при розкладанні розпадаються на прості елементи. Характерний приклад, соляна кислота HCl складається з водню і хлору (Cl), тому розпадається на ці два елементи.
• Кислоти активно вступають в хімічні реакції з солями, що складаються з більш слабких сполук.

Концентрація речовини

Одним з нагальних завдань хіміків є визначення кількісного складу рідких хімічних речовин – їх концентрацію. Особливо важливо в практичній хімії правильно визначити концентрацію тієї чи іншої кислоти, що знаходиться в тому чи іншому розчині.

Як визначити концентрацію кислоти, наприклад для того, щоб зрозуміти яка кількість чистої сірчаної кислоти знаходиться в якомусь розчині? Для цього необхідно певну кількість розчину налити в спеціальний мірний стакан, зважити отриману масу і на підставі отриманих даних можна визначити концентрацію кислоти по таблиці щільності, так як щільність речовин нерозривно пов’язана з їх концентрацією.

Класифікація

У хімії є кілька класифікацій різних кислот, по-перше, всі кислоти діляться на кисневмісні і безкисневі. Тут все дуже просто, перші мають в своєму складі кисень, другі – ні.

По-друге, кислоти діляться за кількістю атомів кисню в молекулі на

• одноосновні, що мають лише один атом водню, приклад та ж соляна кислота HCl,
• двоосновні, коли атомів водню 2: наприклад вже згадана нами сірчана кислота H₂SO₄ – відноситься до двоосновних кислот, про це явно говорить індекс «2» після водню H в її хімічній формулі.
• триосновні, коли атомів водню цілих 3. Триосновна, наприклад, ортофосфорна кислота з формулою H₃PO_4.
• багатоосновні кислоти, в яких кількість атомів водню більша 3, такою є, наприклад знайома багатьом лимонна кислота, її хімічна формула – H₈C₆O₇.

Кислоти також поділяються за розчинністю у воді (розчинні та нерозчинні); за летючістю (летючі, які здатні існувати в газоподібному стані і нелетучі); за вмістом атомів металу (металовмісні і не металовмісні); за приналежністю до класу хімічних сполук (органічні і неорганічні).

Окрім всіх названих способів класифікації, всі кислоти умовно поділяють на сильні і слабкі. Важливо зауважити, що сила або слабкість кислоти ніяк не пов’язана з її концентрацією, це її здатність вступати в хімічні реакції з іншими речовинами, віддаючи при цьому, свої іони. Чим легше і простіше проходить цей процес, тим сильніше вважається кислота. Також у водному розчині сильна кислота повністю розпадається на іони або, інакше кажучи, дисоціює. Ще однією відмінністю сильних кислот від слабких є їх здатність до провідності електрики. Сильні кислоти мають хорошу провідність електрики або, кажучи іншими словами, є відмінними електролітами. А ось зі слабких кислот електроліти так собі, так як їх провідність залишає бажати кращого.

У хімії давно є спеціальні таблиці з переліком сильних і слабких кислот. До сильних відносяться, наприклад:

• HCI соляна або хлороводнева,
• HBR бромоводнева,
• HNO₃ азотна,
• H₂SO₄ сірчана.

Хімічні реакції

Хімічна реакція за участю сильної кислоти і такої ж сильної основи призведе до утворення нейтрального розчину. Таку реакцію хіміки називають нейтралізацією. Якщо ж основа буде слабкою, а кислота сильною, то в такому випадку, кислота повністю розчиниться, відбудеться реакція дисоціації.

А ось слабка кислота з такою ж слабкою основою, майже не вступає в хімічну реакцію. А в результаті хімічної реакції слабкої кислоти і сильної основи, кислота розчиняється (дисоціює) лише частково.

Застосування, користь і шкода

Кислоти в наш час знаходять широке застосування в найрізноманітніших областях людської діяльності, вони є компонентами деяких ліків, а також сільськогосподарських добрив. Їх використовують для очищення нафтопродуктів, у виробництві барвників, миючих речовин, а також вибухівки.

До слова про вибухівку, її ж виробляють не тільки у військових цілях, але й у мирних. Наприклад Альфред Нобель, розробник динаміту, свій винахід спочатку робив із зовсім іншою метою. Його початкове призначення – допомагати будівельникам легше прокладати тунелі в горах. Це згодом військові знайшли йому руйнівне застосування. А в основі пристрою динаміту лежить вибухова речовина – нітрогліцерин, що складається з гліцерину і азотної кислоти.

Оцтова і лимонна кислоти активно використовуються в кулінарії, за допомогою щавлевої кислоти можна легко вивести плями від іржі, а розбавлена соляна кислота, в невеликій концентрації, корисна при лікуванні деяких захворювань шлунково-кишкового тракту. Борна кислота буде незамінною, якщо необхідно позбутися тарганів чи будинкових мурах.

Одним словом, кислоти можуть бути дуже корисними для людини, але з іншого боку не варто забувати і про ту небезпеку, яку вони таять. Деякі кислоти, такі як сірчана і азотна при попаданні на шкіру людини можуть викликати хімічні опіки. Деякі, особливо сильні кислоти, що використовуються у виробництві (металургії), до прикладу, плавикова кислота, здатна розчинити навіть скло. Вона небезпечна для людини своїми отруйними парами. Тому при роботі з такими кислотами дуже важливо дотримуватися усіх необхідних правил безпеки.

Автор: Павло Чайка, головний редактор журналу Пізнавайка

При написанні статті намагався зробити її максимально цікавою, корисною та якісною. Буду вдячний за будь-який зворотний зв’язок та конструктивну критику у вигляді коментарів до статті. Також Ваше побажання/питання/пропозицію можете написати на мою пошту [email protected] або у Фейсбук.

12.5: Сильні та слабкі кислоти та основи та їх солі

За винятком їх назв і формул, до цих пір ми розглядали всі кислоти як рівні, особливо в хімічній реакції. Однак кислоти можуть сильно відрізнятися дуже важливим чином. Розглянемо \(\ce\) . Коли \(\ce\) розчиняється в \(\ce\) , він повністю дисоціює на \(\ce(aq)>\) іони \(\ce(aq)>\) і; всі \(\ce\) молекули стають іонами:

Будь-яка кислота, яка дисоціює 100% на іони, називається сильною кислотою. Якщо він не дисоціює 100%, це слабка кислота. Оцтова кислота ( \(\ce\) ) – приклад слабкої кислоти:

Оскільки ця реакція не йде на 100% до завершення, доцільніше записати її як оборотну реакцію:

Як з’ясовується, сильних кислот дуже мало, які наведені в табл \(\PageIndex\) . Якщо кислота тут не вказана, то це слабка кислота. Він може бути 1% іонізованим або 99% іонізованим, але все ж класифікується як слабка кислота.

Таблиця \(\PageIndex\) : Сильні кислоти і основи

Кислоти	Основи
HCl	ЛеО
HBr	NaOH
ПРИВІТ	КОНХ
НЕМАЄ 3	Бро
Н 2 ТАК 4	CsoH
ХЛО 3	Мг (ОН) 2
ХЛО 4	Са (ОН) 2
Ср (ОН) 2
Ба (ОН) 2

Питання схоже з основами: міцна основа – це основа, яка на 100% іонізується в розчині. Якщо він менше 100% іонізований в розчині, це слабка основа. Сильних підстав (Таблиця \(\PageIndex\) ) дуже мало; будь-яка база, не вказана, є слабкою базою. Всі міцні основи є OH — з’єднання. Таким чином, база, залежна від якогось іншого механізму, наприклад NH ₃ (яка не містить іонів OH − як частина своєї формули), буде слабкою основою.

Приклад \(\PageIndex\)

Визначте кожну кислоту або основу як сильну або слабку.

Рішення

1. Оскільки HCl вказано в табл. \(\PageIndex\) , Це сильна кислота.
2. Оскільки Mg (OH) ₂ вказано в таблиці \(\PageIndex\) , це сильна основа.
3. Азот в C ₅ H ₅ N діяв би як протонний акцептор і тому може вважатися основою, але оскільки він не містить з’єднання OH, його не можна вважати сильною основою; це слабка основа.

Вправа \(\PageIndex\)

Визначте кожну кислоту або основу як сильну або слабку.

Відповідь б

Приклад \(\PageIndex\)

Напишіть збалансоване хімічне рівняння для дисоціації Са (ОН) ₂ і вкажіть, переходить воно на 100% до продуктів чи ні.

Рішення

Це іонна сполука іонів Ca 2+ та OH − іонів. Коли іонне з’єднання розчиняється, воно розділяється на складові його іони:

Оскільки Ca (OH) ₂ вказано в табл. \(\PageIndex\) , ця реакція протікає 100% на продукти.

Вправа \(\PageIndex\)

Напишіть збалансоване хімічне рівняння дисоціації гідразової кислоти (HN ₃ ) і вкажіть, переходить вона на 100% до продуктів чи ні.

Це не стосується 100% продуктів, оскільки гідразойна кислота не є сильною кислотою.

Деякі солі також впливатимуть на кислотність або основність водних розчинів, оскільки деякі іони піддаватимуться гідролізу, як це робить NH ₃ , щоб зробити основний розчин. Загальне правило полягає в тому, що солі з іонами, що входять до складу сильних кислот або підстав, не будуть гідролізуватися, тоді як солі з іонами, що входять до складу слабких кислот або підстав, будуть гідролізуватися.

Розглянемо NaCl. Коли він розчиняється у водному розчині, він розділяється на іони Na + і Cl − іони:

Чи буде гідролізуватися іон Na + (aq)? Якщо це так, він буде взаємодіяти з іоном OH − , щоб зробити NaOH:

Однак NaOH є сильною основою, а це означає, що він на 100% іонізований в розчині:

Вільний іон OH − (aq) реагує з іоном H + (aq), щоб переробити молекулу води:

Чистий результат? Змін немає, тому немає ніякого впливу на кислотність або основність розчину від іона Na + (aq). А як щодо іона Cl − ? Чи буде він гідролізуватися? Якщо це так, він візьме іон Н + з молекули води:

\[\ce(aq) + H2O → HCl + OH^>\nonumber \]

Однак HCl є сильною кислотою, а значить, вона на 100% іонізується в розчині:

Вільний іон H + (aq) реагує з іоном OH − (aq), щоб переробити молекулу води:

Чистий результат? Змін немає, тому немає ніякого впливу на кислотність або основність розчину від іона Cl − (aq). Оскільки жоден іон в NaCl не впливає на кислотність або основність розчину, NaCl є прикладом нейтральної солі. Нейтральна сіль – це будь-яке іонне з’єднання, яке не впливає на кислотність або основність його водного розчину.

Речі змінюються, однак, коли ми розглядаємо сіль, як NaC ₂ H ₃ O ₂ . Ми вже знаємо, що іон Na + не вплине на кислотність розчину. А як щодо ацетатного іона? Якщо вона гідролізується, то з молекули води прийме Н + :

\[\ce(aq) + H2O \rightleftharpoons HC2H3O2 + OH−(aq)>\nonumber \]

Це трапляється? Так, це так. Чому? Тому що HC ₂ H ₃ O ₂ є слабкою кислотою. Будь-який шанс слабка кислота повинна утворитися, вона буде (те ж саме зі слабкою основою). Оскільки деякі іони C ₂ H ₃ O ₂ − гідролізуються з H ₂ O, утворюючи молекулярну слабку кислоту, утворюються OH − іони. OH − іони роблять розчини основними. При цьому розчини NaC _{2 H 3 O 2} є трохи основними, тому таку сіль називають основною сіллю.

Існують також солі, водні розчини яких слабокислі. NH ₄ Cl є прикладом. Коли NH ₄ Cl розчиняється в H ₂ O, він розділяється на іони NH ₄₊ та іони Cl − . Ми вже бачили, що іон Cl − не гідролізується. Однак іон NH ₄ + буде:

Нагадаємо з розділу 12.2, що H ₃ O + іон є іоном гідронію, більш хімічно правильним способом представлення іона Н + . Це класичний вид кислоти в розчині, тому розчин іонів NH ₄ + (aq) слабокислий. NH ₄ Cl є прикладом кислотної солі. Молекула NH ₃ є слабкою основою, і вона утворюється, коли зможе, так само, як слабка кислота утворюється, коли може.

Отже, існує два загальних правила:

1. Якщо іон виходить з сильної кислоти або основи, це не вплине на кислотність розчину.
2. Якщо іон походить від слабкої кислоти, він зробить розчин основним; якщо іон походить від слабкої основи, це зробить розчин кислим.

Приклад \(\PageIndex\)

Визначте кожну сіль як кислу, основну або нейтральну.

Рішення

1. Іони з KCl походять з сильної кислоти (HCl) і сильної основи (KOH). Тому жоден іон не вплине на кислотність розчину, тому KCl є нейтральною сіллю.
2. Хоча іон K + походить від сильної основи (KOH), іон NO ₂ − походить від слабкої кислоти (HNO ₂ ). Тому розчин буде основним, а КНО ₂ – основною сіллю.
3. Хоча іони Br − походять від сильної кислоти (HBr), іон NH ₄ + походить від слабкої основи (NH ₃ ), тому розчин буде кислим, а NH ₄ Br – кислою сіллю.

Вправа \(\PageIndex\)

Визначте кожну сіль як кислу, основну або нейтральну.

Відповідь б

Деякі солі складаються з іонів, які надходять як зі слабких кислот, так і зі слабких підстав. Загальний вплив на водний розчин залежить від того, який іон надає більший вплив на загальну кислотність. Такі солі ми тут розглядати не будемо.

Резюме

• Сильні кислоти і основи на 100% іонізуються у водному розчині.
• Слабкі кислоти і основи менше 100% іонізуються у водному розчині.
• Солі слабких кислот або підстав можуть впливати на кислотність або основність їх водних розчинів.

Recommended articles

1. Article type Section or Page License CC BY-NC-SA License Version 3.0 Show Page TOC No on Page
2. Tags
   1. acid
   2. acid salt
   3. authorname:anonymous
   4. base
   5. program:hidden
   6. source@https://2012books.lardbucket.org/books/beginning-chemistry
   7. source[translate]-chem-64083
   8. strong acid
   9. weak acid
   10. weak base