Химические свойства кислот

Кислоты охотно реагируют со щелочами, вступая с ними в реакцию нейтрализации. Например,

KOH + HCl → KCl + H₂O + 57 кДж/моль

NaOH + NHO₃ → NaNO₃ + H₂O + 57 кДж/моль

LiOH + HClO₄ → LiClO₄ + H₂O + 57 кДж/моль

2 KOH + H₂SO₄ → K₂SO₄ + 2 H₂O + 114 кДж/моль

Как видно из представленных данных все реакции, краткий ионный вид которых сводится к уравнению:

Н⁺ + ОН⁻ → Н₂О

имеют одинаковый тепловой эффект. Если же реакция осложнена выпадением осадка, то к тепловому эффекту нейтрализации добавляется тепловой эффект кристаллизации,например:

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2 H₂O + Q Q › 114 кДж/моль

При нейтрализации слабых кислот выделение тепла заметно меньше, например:

Кислоты реагируют также с нерастворимыми в воде основаниями:

3 HNO₃ + La(OH)₃ → La(NO)₃ + 3 H₂O

и амфотерными гидроксидами:

Mg(OH)₂ + 2 HBr → MgBr₂ + 2 H₂O Fe(OH)₃ + 3 HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + 3 H₂O

Кислоты реагируют с основными оксидами:

2 H₃PO₄ + 3 CaO → Ca₃(PO₄)₂ + 3 H₂O

с амфотерными:

6 HBr + Al₂O₃ → 2 AlBr₃ + 3 H₂O

Некоторые кислоты могут реагировать и с кислотными оксидами:

H₂SO₄ + SO₃ → H₂S₂O₇ 8 H₃PO₄ + P₄O₁₀ → 6 H₄P₂O₇

Обычные кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода. Следует брать в качестве примеров металлы до магния включительно, так как они не реагируют с водой и реакция становится однозначной:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑ 2 Al + 6 HCl → 2 AlCl₃ + 3 H₂↑

Если же взять барий или натрий, то они будут реагировать не только с кислотой HCl, но и с водой, которой в водном растворе, например, соляной кислоты всегда больше, чем самой кислоты.

Ba + 2 H₂O → Ba(OH)₂ + H₂↑ Ba + 2 HCl → BaCl₂ + H₂↑ Ba(OH)₂ + 2 HCl → BaCl₂ + 2 H₂O↑

Кислоты – окислители такие, например, как концентрированная серная кислота или азотная кислота любых концентраций реагируют и с металлами, стоящими в ряду напряжений справа от водорода:

2 Bi + 6 H₂SO_{4 40%} → Bi₂(SO₄)₃ + 3 SO₂↑ + 6 H₂O

3 Cu + 8 HNO_{3 разб.} → 3 Cu(NO₃)₂ + 2 NO↑ + 4 H₂O

Кислоты могут реагировать с гидроксил- и аммиаксодержащими комплексами, причём в зависимости от соотношения реагентов получаются различные конечные продукты:

Кислоты могут реагировать с солями более слабых, чем они кислот:

И с солями нестойких при нормальных условиях и, тем более, при комнатной температуре кислот:

Ряд неорганических и все карбоновые кислоты вступают в реакции обмена с Р₄О₁₀:

Реакции азотной и хлорной кислот с Р₄О₁₀ были приведены на стр.8

Многие неорганические кислоты вступают в реакции с органическими веществами, например, серная с алкенами:

и со спиртами:

азотная с глицерином:

и ароматическими соединениями:

синильная с альдегидами:

Применение кислот

Многие кислоты имеют широкое применение в химической и других отраслях промышленности. Так, например, серная кислота применяется в производстве минеральных удобрений: суперфосфата и сульфата аммония, где на одну тонну этих целевых продуктов соответственно тратится 360 и 740 кг серной кислоты. Кроме того она применяется в производстве многочисленных красителей, особенно, кислотных для шерсти и прямых для хлопка и льна, лекарственных препаратов, взрывчатых и дымообразующих веществ. Серная кислота используется в нефтехимической, кожевенной, металлообрабатывающей, текстильной промышленности, для производства многих сульфатов металлов. Серная кислота является электролитом в свинцовых аккумуляторных батареях, используемых на автомобилях, тракторах и военной технике. Мировое производство серной кислоты колеблется от 120 до 160 миллионов тонн в год в пересчёте на моногидрат (продажным продуктом очень часто является олеум).

Азотная кислота применяется в производстве минеральных удобрений: нитратов калия, кальция, натрия и аммония, в производстве взрывчатых веществ: тринитротолуола, динитронафталина, гексогена, пироксилина и коллоксилина (нитратов целлюлозы), нитроглицерина и диэтиленгликольдинитрата. В ракетной технике она применяется в качестве окислителя гептила (несимметричного диметилгидразина). В цветной металлургии для травления металлов и их разделения. В синтезе красителей и некоторых лекарственных препаратов. Мировое производство азотной кислоты колеблется от 50 до 75 миллионов тонн в год в пересчёте на 100% - ную (выпускаются для разных целей 98, 59 и 47% - ные кислоты).

Ортофосфорная кислота применяется в производстве минеральных удобрений: простого и двойного суперфосфата, аммофоски. Она является компонентом составов для защиты металлов от коррозии, служит добавкой к кормам для жвачных животных и для придания кисловатого вкуса безалкогольным напиткам (например, пепси-коле).

Медико-биологическое значение ортофосфорной и серной кислот колоссально, так как их остатки входят соответственно в «молекулы жизни» − ДНК и РНК (см. стр. 4) и в гепарин – гетерополисахарид, содержащий в элементарных звеньях группы – SO₃^ˉ. Гепарин регулирует свёртываемость крови.

Содержание

• ⇐ Назад
• 12