Кислота

Кисло́ты — один из основных классов химических соединений. Они получили своё название из-за кислого вкуса большинства кислот, таких, как азотная или серная. По определению кислота - это протолит (вещество, участвующее в реакциях с переходом протона), отдающий протон в реакции с основанием, т.е. веществом, принимающим протон.. В свете теории электролитической диссоциации кислота - это электролит, при электролитической диссоциации из катионов образуются лишь катионы водорода.

[править] Определение кислоты

Полная статья теории кислот и оснований.

В 1778 французский химик Антуан Лавуазье предположил, что кислотные свойства обусловлены наличием в молекуле атомов кислорода. Эта гипотеза быстро доказала свою несостоятельность, так как многие кислоты не имеют в своём составе кислорода, в то время как многие кислородсодержащие соединения не проявляют кислотных свойств. Тем не менее, именно эта гипотеза дала название кислороду как химическому элементу.

В 1839 немецкий химик Юстус Либих дал такое определение кислотам: кислота — это водородосодержащее соединение, водород которого может быть замещён на металл с образованием соли.

Первую попытку создать общую теорию кислот и оснований предпринял шведский физикохимик Сванте Аррениус. Согласно его теории, сформулированной в 1887, кислота — это соединение, диссоциирующее в водном растворе с образованием протонов (ионов водорода H⁺). Теория Аррениуса быстро показала свою ограниченность, она не могла объяснить многих экспериментальных фактов. В наше время она имеет главным образом историческое и педагогическое значение.

В настоящее время наиболее распространены три теории кислоты и оснований. Они не противоречат друг другу, а дополняют:

• по теории сольвосистем, начало которой положили работы американских химиков Кэди и Франклина, опубликованные в 1896—1905 гг., кислота — такое соединение, которое даёт в растворе те положительные ионы, которые образуются при собственной диссоциации растворителя (Н₃О⁺, NH₄⁺). Это определение хорошо тем, что не привязано к водным растворам;
• по протонной теория кислот и оснований, выдвинутой в 1923 г. независимо датским учёным Йоханнесом Брёнстедом и английским учёным Томасом Лоури, кислоты — водородсодержащие вещества, отдающие при реакциях положительные ионы водорода — протоны. Слабость этой теории в том, что она не включает в себя не содержащие водорода вещества, проявляющие кислотные свойства, так называемые апротонные кислоты;
• по электронной теории, предложенной в 1923 г. американским физикохимиком Гилбертом Льюисом, кислота — вещество, принимающее электронные пары, то есть акцептор электронных пар.. Таким образом, в теории Гилберта Льюиса кислотой могут быть как молекула, так и катион, обладающие низкой по энергии свободной молекулярной орбиталью;
• Пирсон модифицировал теорию Льюиса с учётом характеристик орбиталей-акцепторов, введя понятие жёстких и мягких кислот и оснований (принцип Пирсона или принцип ЖМКО). Жёсткие кислоты характеризуются высокой электроотрицательностью и низкой поляризуемостью атома, несущего свободную орбиталь, мягкие кислоты, соответственно, характеризуются низкой электроотрицательностью и высокой поляризуемостью атома, несущего свободную орбиталь.

Следует также отметить, что многие вещества проявляют амфотерные свойства, то есть ведут себя как кислоты в реакциях с основаниями и как основания — в реакциях с более сильной кислотой.

[править] Классификация кислот

• По содержанию кислорода
  • бескислородные (HCl, H₂S);
  • кислородосодержащие (HNO₃).
• По основности — количество атомов водорода
  • Одноосновные (HPO₃);
  • Двухосновные (H₂SeO₄, Азелаиновая кислота);
  • Трёхосновные (H₃PO₄).
• По силе
  • Сильные — диссоциируют практически полностью, константы диссоциации больше 1·10^-3 (H₃PO₄ K_{д, I}= 7,6·10^-3);
  • Слабые — константа диссоциации меньше 1·10^-3 (уксусная кислота K_д= 1,7·10^-5).
• По устойчивости
  • Устойчивые (H₂SO₄);
  • Неустойчивые (H₂CO₃).
• По принадлежности к классам химических соединений
  • Неорганические (HBr);
  • Органические (HCOOH);

[править] Химические свойства кислот

• Растворы кислот взаимодействуют с оксидами металлов с образованием соли и воды

CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O

• Кислоты взаимодействуют с амфотерными оксидами с образованием соли и воды

2HNO₃+ZnO = Zn(NO₃)₂ + H₂O

• Кислоты взаимодействуют со щелочами с образованием соли и воды

KOH + HCl = KCl + H₂O

• Кислоты взаимодействуют с нерастворимыми основаниями с образованием соли и воды, если полученная соль растворима

2HCl + Cu(OH)₂ = CuCl₂ + 2H₂O

• Кислоты взаимодействуют с солями, если выпадает осадок или выделяется газ

H₂SO₄ + BaCl₂ = 2HCl + BaSO₄↓

• Более сильные кислоты вытесняют более слабые из их солей

K₃PO₄ + 3HCl = 3KCl + H₃PO₄
K₂CO₃ + 2HCl = 2KCl + CO₂+ H₂O (в данном случае непрочная угольная кислота H₂CO₃ распадается на воду и углекислый газ)

• Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют водород из раствора кислоты (кроме азотной), если полученная соль растворима

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑
С азотной кислотой или концентрированными кислотами реакция идёт иначе: Mg + 2H₂SO_4(конц.) = SO₂↑ + 2H₂O + MgSO₄

• Для органических кислот характерна реакция этерификации (взаимодействие со спиртами с образованием сложного эфира и воды):

R₁-COOH + R₂-OH → R₁-COO-R₂ + H₂O
Например,
CH₃COOH + C₂H₅OH → CH₃COOC₂H₅ + H₂O

[править] Некоторые распространённые кислоты

[править] Неорганические кислоты

• Серная кислота
• Соляная кислота
• Ортофосфорная кислота
• Азотная кислота
• Борная кислота
• Сернистая кислота
• Сероводородная кислота
• Фтороводородная кислота
• Йодоводородная кислота
• Хлористая кислота
• Азотистая кислота
• Бромоводородная кислота
• Кремниевая кислота
• Марганцовая кислота

[править] Органические кислоты

• Муравьиная кислота
• Уксусная кислота
• Лимонная кислота
• Молочная кислота
• Щавелевая кислота
• Масляная кислота
• Аскорбиновая кислота (витамин C)
• Нитрилотриуксусная кислота
• Салициловая кислота
• Лизергиновая кислота
• Дезоксирибонуклеиновая кислота(ДНК)
• Азелаиновая кислота

[править] См. также

• Теории кислот и оснований
• Константа диссоциации
• Суперкислота
• Список кислот