Сильные и слабые кислоты: названия, описания, классификация и свойства

Кислоты наряду с основаниями, солями и металлами представляют один из самых распространенных видов химических соединений. Фактически они являются одним из краеугольных камней современной химии. Название свое кислоты получили с легкой руки средневековых алхимиков, имеющих весьма опасную привычку пробовать полученные в результате химических преобразований вещества на вкус. Кислоты обладали кислым вкусом, поэтому и были названы кислотами. Химикам на сегодня известно большое количество разнообразных кислот, имеющих разные физические и химические свойства, о них мы поговорим дальше.

Общие свойства

Во-первых, следует помнить, что все кислоты являются сложными химическими соединениями, состоящими из нескольких химических элементов.

Во-вторых, характерной отличительной чертой практически всех кислот является наличие атомов водорода H. Помимо водорода кислота состоит из кислотного остатка, например, самая популярная серная кислота имеет формулу — H₂SO_4,  То есть первая часть формулы кислоты всегда состоит из водорода, затем идет собственно кислотный остаток.

Но в этом правиле есть исключение, это так называемые кислоты Льюиса, апротонные кислоты, без водорода. Правда кислотами они являются тоже условно, дело в том, что в химии есть несколько теорий кислот, согласно одно из них, предложенной американским физикохимиком Г. Н. Льюисом, кислотой является всякое химическое соединение, способное принять пару электронов соединения-донора. Поэтому кислотами согласно Льюису, могут считаться молекулы с незаполненной восьмиэлектронной оболочкой, а также катионы металлов-комплексообразователей, галогениды переходных металлов, молекулы с полярными двойными связями и карбокатионы.

Физические свойства

Все кислоты обладают кислым, а порой и металлическим вкусом, разумеется, пробовать их на вкус категорически не рекомендуется. А вот другие физические свойства кислот могут разниться, так разные кислоты обладают разным цветом, запахом (некоторые совсем не имеют запаха, а некоторые обладают ярко выраженный запах). Также относительно агрегатного состояния вещества, то кислоты могут находиться во всех трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.

Химические свойства

Что же касается химических свойств, то есть целый ряд общих свойств характерных для всех кислот:

• Все кислородосодержащие кислоты (то есть содержащие в себе кислород) при разложении образуют воду и кислотный оксид.
• Безкислородные кислоты при разложении распадаются на простые элементы. Характерный пример, соляная кислота HCl состоящая из водовода и хлора (Cl) распадается на эти элементы.
• Кислоты активно вступают в химические реакции с солями, состоящими из более слабых соединений.

Концентрация вещества

Одной из насущных задач химиков является определение количественного состава жидких химических веществ – их концентрацию. Особенно важно в практической химии правильно определить концентрацию той или иной кислоты, находящейся в том или ином растворе.

Как определить концентрацию кислоты, например для того, чтобы понять какое количество чистой серной кислоты находится в неком растворе? Для этого необходимо определенное количество раствора налить в специальный мерный стакан, взвесить полученную массу и на основании полученных данных можно определить концентрацию кислоты по таблице плотности, так как плотность веществ неразрывно связана с их концентрацией.

Классификация

В химии есть несколько классификаций разных кислот, во-первых, все кислоты делятся на кислородосодержащие и безкислородные. Тут все предельно просто, первые имеют в своем составе кислород, вторые нет.

Во-вторых, кислоты делятся по количеству атомов кислорода в молекуле на

• одноосновные, имеющие лишь один атом водорода, пример та же соляная кислота HCl,
• двухосновные, когда атомов водорода 2: например уже упомянутая нами серная кислота H₂SO₄ – относится к двухосновным кислотам, об этом явно говорит индекс «2» после водорода H в ее химической формуле.
• трехосновные, когда атомов водорода целых 3. Трехосновная, например, ортофосфорная кислота с формулой H₃PO₄
• многоосновные кислоты, в которых количество атомов водорода больше 3, такой является, например знакомая многим лимонная кислота, ее химическая формула — H₈C₆O_7.

Также кислоты разделяются по растворимости в воде (на растворимые в воде и не растворимые), по летучести (на летучие, то есть способные существовать в газообразном состоянии и нелетучие), по содержания атомов метала (металлосодержащие и не металлосодержащие), по принадлежности к классу химических соединения (органические и неорганические).

Помимо всех эти способов классификации все кислоты условно делят на сильные и слабые. Важно заметить, что сила или слабость кислоты никак не связана с ее концентрацией, это ее способность вступать в химические реакции, с другими веществами отдавая при этом, свои ионы. Чем легче и проще проходит этот процесс, тем сильнее считается кислота. Также в водном растворе сильная кислота полностью распадается на ионы или, иначе говоря, диссоциирует. Еще одним отличием сильных кислот от слабых является их способность к проводимости электричества. Сильные кислоты имеют хорошую проводимость электричества или, говоря другими словами, являются отличными электролитами. А вот из слабых кислот электролиты так себе, так как их проводимость оставляет желать лучшего.

В химии давно есть специальные таблицы с перечнем сильных и слабых кислот. К сильным относятся, например:

• HCI соляная или хлороводородная,
• HBr бромоводородная,
• HNO3 азотная,
• H₂SO₄ – серная.

К слабым относятся:

• CH₃COOH уксусная,
• HNO₂ азотистая,
• H₂SiO₃ кремниевая,
• H₂S сероводородная.

Химические реакции

Химическая реакция с участием сильной кислоты и такого же сильного основания приведет к образованию нейтрального раствора, химику такую реакцию называют нейтрализацией. Если же основание будет слабым, а кислота сильной, то в таком случае, кислота полностью растворится, произойдет реакция диссоциации.

А вот слабая кислота с таким же слабым основанием в химическую реакцию если вообще и вступит, то лишь очень незначительно. А при вступлению в химическую реакцию слабой кислоты и сильного основания, кислота растворится (диссоциирует) лишь частично.

Применение, польза и вред

Кислоты в наше время находят широкое применение в самых разных областях человеческой деятельности, они являются компонентами некоторых лекарств, а также сельскохозяйственных удобрений, их используют для очистки нефтепродуктов, при производстве красителей, моющих веществ, а также взрывчатки.

К слову о взрывчатке, ее ведь не только в военных целях делают, но и мирных, например Альфред Нобель, создатель динамита изначально свое изобретение делал для того, чтобы строителям было легче прокладывать туннели в горах. Ну а потом уже военные нашли этому изобретению свое разрушительное применение. А в основе устройства динамита напомним, лежит взрывчатое вещество нитроглицерин, состоящий из глицерина и азотной кислоты.

Уксусная и лимонная кислоты активно используются в кулинарии, при помощи щавелевой кислоты можно легко выводить пятна и ржавчины, разбавленная соляная кислота в небольшой концентрации полезна при лечении некоторых заболеваний желудочно-кишечного тракта, а борная кислота будет незаменимой, если необходимо избавится от тараканов и домовых муравьев.

Одним словом кислоты могут быть весьма полезными для человека, но с другой стороны не стоит забывать и о той опасности, которую они таят. Некоторые кислоты, например серная и азотная при попадании на кожу человека могут вызвать химические ожоги. Также некоторые особенно сильные кислоты, использующиеся в производстве (особенно металлургии), например плавиковая кислота, способная растворять даже стекло, опасна для человека даже своими ядовитыми парами. Поэтому при работе с такими кислотами очень важно соблюдать необходимую технику безопасности.

Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту pavelchaika1983@gmail.com или в Фейсбук, с уважением автор.

Страница про автора