2.2. Кислоты

Определение класса кислот с точки зрения теории электролитической диссоциации дано в разделе «Электролитическая диссоциация». Согласно определению, кислоты в воде диссоцируют на ионы водорода и кислотные остатки – анионы.

Заряд кислотного остатка (аниона) определяется числом ионов водорода, образуемых каждой молекулой кислоты при диссоциации. Соляная и азотная кислота могут образовывать только однозарядные кислотные остатки (Cl^-, NO₃^-); серная кислота (H₂SO₄) – два кислотных остатка: однозарядный и двухзарядный (HSO₄^- и SO₄^2-), фосфорная – три: однозарядный, двухзарядный и трехзарядный (H₂PO₄^-, HPO₄^2- и PO₄^3-).

Различают кислоты кислородные и бескислородные. Первые содержат кислород (например, H₂SO₄, HNO₃, H₃PO₄), вторые не содержат (например, HCl, HBr, HI, H₂S).

Для неорганических кислот, как правило, систематические названия отсутствуют. Вместо систематических названий чаще используют традиционные названия, требующие запоминания состава, но более простые. Название кислородных кислот производится от названия неметалла с прибавлением окончаний -ная, -вая (если степень окисления его соответствует номеру группы) и группового слова «кислота». По мере понижения степени окисления суффиксы изменяются в следующем порядке: -оватая, -истая, -оватистая. Например:

НClO₄ – хлорная кислота;

HClO₃ – хлорноватая кислота;

HClO₂ – хлористая кислота;

HClO – хлорноватистая кислота;

HNO₃ – азотная кислота;

HNO₂ – азотистая кислота;

H₂SO₄ – серная кислота;

H₂SO₃ – сернистая кислота.

Однако если элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот, то к названию кислоты с меньшим содержанием кислородных атомов добавляется префикс мета-, при максимальном числе атомов кислорода – префикс орто-. Например:

HPO₃ – метафосфорная кислота;

H₃PO₄ – ортофосфорная кислота;

H₂SiO₃ – метакремниевая кислота;

H₄SiO₄ – ортокремниевая кислота.

Названия бескислородных кислот производятся от названия неметалла, к которому присоединяют окончание -о и слово «водородная». Например:

HF – фтороводородная (или плавиковая) кислота;

HCl – хлороводородная (или соляная) кислота;

HBr – бромоводородная кислота;

HI – иодоводородная кислота;

H₂S – сероводородная кислота.

Получение. Большинство кислородных кислот получают при взаимодействии ангидридов с водой. Например:

SO₃↑ + H₂O = H₂SO₄;

N₂O₅↑ + H₂O = 2HNO₃.

Если ангидриды нерастворимы в воде, то соответствующие им кислоты получают косвенным путем: действием другой кислоты (чаще всего серной) на соответствующую соль. Например:

Na₂SiO₃ + H₂SO₄ = Na₂SO₄ + H₂SiO₃↓.

Бескислородные кислоты получают путем взаимодействия водорода с неметаллом с последующим растворением водородного соединения в воде. Это HF, HCl, HBr, HI, H₂S.

Кислоты представляют собой жидкости (H₂SO₄ и др.) или твердые вещества (HIO₃, H₂C₂O₄ и др.). Многие кислоты хорошо растворимы в воде. Растворы их имеют кислый вкус, разъедают растительные и животные ткани, изменяют цвет кислотных индикаторов.

Химические свойства. Важнейшие химические свойства кислот следующие.

1. Взаимодействие с металлами (с образованием соли и выделением водорода). Например:

2HCl + Fe↓ = FeCl₂ + H₂↑.

При этом атомы металлов окисляются, а ионы водорода восстанавливаются.

Металлы, стоящие в ряду стандартных электродных потенциалов правее водорода, из кислот его не вытесняют. Не выделяется водород и при взаимодействии металлов с азотной (разбавленной и концентрированной) и концентрированной серной кислотами. В этом случае восстанавливаются (понижают степень окисления) азот N⁺⁵ и сера S⁺⁶.

2. Взаимодействие с основными оксидами, основаниями и солями. Например:

H₂SO₄ + NiO↓ = NiSO₄ + H₂O;

H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2H₂O;

H₂SO₄ + K₂SiO₃ = H₂SiO₃↓ + K₂SO₄.