При звичайних умовах кислоти існують в рідкому і твердому агрегатних станах. Так, фосфорна кислота H 3 PO 4 при кімнатній температурі - тверда речовина. При цих же умовах сірчана кислота H 2 SO 4 - це не має запаху в'язка рідина. Вона майже в 2 рази важча за воду. Хлороводородная кислота HCl - розчин газу хлороводню у воді. Вона має ще й історичну назву «соляна кислота». Розчин цієї кислоти має характерний запах.
У більшості випадків кислоти розчиняються у воді. Виняток - кремнієва кислота H 2 SiO 3. Водні розчини соляної, сірчаної та фосфорної кислот не мають забарвлення. Безвода азотна кислота при зберіганні жовтіє.
Оскільки до складу всіх кислот входять атоми водню, то кислоти володіють загальними властивостями:
• змінюють забарвлення деяких органічних речовин;
• мають кислий смак (пробувати кислоти на смак, як і будь-які інші речовини, забороняється - можна отримати опік порожнини рота!);
• надають роз'їдаюче дію на шкіру людини, тканини, папір, деревину та інші матеріали.
Є речовини, які, як і кислоти, містять атоми водню,
але кислотними властивостями не володіють, наприклад метан CH 4. аміак NH 3. вода H 2 O і ін. Отже, не всі речовини, що містять атоми водню, відносять до кислот.
Поняття про індикатори
Деякі органічні речовини змінюють своє забарвлення в присутності кислот і ряду інших речовин. Такі речовини називають індикаторами. Це слово в перекладі з латинської означає «покажчик».
Індикатори - це органічні речовини, які змінюють своє забарвлення в присутності кислот і ряду інших речовин.
На уроках хімії для виявлення в розчинах кислот використовують індикатори лакмус. метиловий оранжевий (метилоранж). а так-
Мал. 99. Забарвлення індикаторів в розчинах кислот: 1 - лакмус; 2 - метилоранжа; 3 - фенолфталеїну; 4 - універсального індикаторного паперу
ж універсальний індикатор. Це смужка фільтрувального паперу, просочена сумішшю індикаторів. Забарвлення індикаторів в воді показана на малюнку 98. Індикатори змінюють свій колір, якщо в розчині є кислоти (рис. 99).
Лабораторний досвід 6
Дія кислот на індикатори
Випробуйте дію соляної і сірчаної кислот на лакмус, метилоранж і універсальний індикатор.
1. У дві пробірки з розчинами HCl і H 2 SO 4 додайте по 1-2 краплі розчину лакмусу. Відзначте зміна кольору розчинів.
2. У дві інші пробірки з розчинами тих же кислот додайте по 1-2 краплі розчину метилоранжа. Відзначте в зошиті спостерігаються зміни.
3. Налийте в пробірки нові порції кислот і опустіть в кожну з них смужку універсального індикаторного паперу. Відзначте, в який колір вона забарвлюється.
Порівняйте свої спостереження з даними таблиці 9.
У розчинах кислот змінюють колір сік червоної капусти, вишні, чорноплідної горобини, квітки фіалки і ін.
Мал. 101. Схема реакції заміщення водню в кислоті
Краплю розчину, що утворився помістимо на скляну пластинку і подогреем її в полум'ї спиртівки. Після випаровування води на платівці залишається речовина білого кольору. Досвідченим шляхом можна встановити, що склад цієї речовини виражається формулою ZnCl 2.
Тепер ми можемо записати рівняння реакції цинку з кислотою:
Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 [.
просте складне складне проста речовина речовина речовина речовина
На малюнку 101 дана схема цієї реакції. З рівняння і яка б пояснила його схеми бачимо, що атоми цинку заміщають атоми водню в кислоті. В результаті з простого речовини цинку і складного речовини соляної кислоти утворюються два нових: складна речовина ZnCl 2 і проста речовина водень Н 2.
Так само протікають реакції алюмінію, заліза, інших металів і з розчином сірчаної кислоти:
2Al + 3H 2 SO 4 = Al 2 (SO 4) 3 + 3H 2 [;
Fe + H 2 SO 4 = FeSO 4 + H 2 [.
Ці хімічні реакції підтверджують, що кислоти являют-
ся складними речовинами, що складаються з атомів водню, здатних заміщатися на атоми металу, і кислотних залишків.
Лабораторний досвід 7
Взаємодія кислот з металами
1. Налийте в три пробірки розчин соляної кислоти об'ємом приблизно 1-2 см 3. У першу опустіть шматочок алюмінію, в другу - заліза, а в третю - міді.
2. Уважно спостерігайте за інтенсивністю виділення водню в хімічних реакціях. Відзначте, в якій з пробірок реакція протікає більш активно.
3. Порівняйте інтенсивність виділення водню Н 2 в кожній з пробірок.
Витіснювальний ряд металів
При проведенні досвіду ви переконалися, що алюміній енергійно витісняє водень з розчину соляної кислоти. З залізом реакція витіснення водню протікає менш енергійно, а з міддю зовсім не йде.
За інтенсивністю витіснення водню з кислот метали можна розмістити в ряд:
K Ca Na Mg AI Zn Fe Ni Sn Pb (H 2) Cu Hg Ag Pt Au
Його називають рядом активності або витіснювальний поруч металів.
Чим лівіше розташований метал в витіснювальному ряду до водню (Н 2), тим активніше він витісняє водень з кислот. Метали, що стоять в ряду правіше водню, з кислот водень витісняють.
Знаючи розташування металів в витіснювальному ряду, заздалегідь можна передбачити:
1) чи будуть реагувати метали з кислотами з виділенням водню;
2) наскільки активно будуть протікати ці реакції.
Для отримання водню з кислот в лабораторії або шкільному кабінеті хімії необхідно брати метали, які в витіснювальному ряду стоять до водню. Але не кожен метал підходить для цих цілей. Найбільш активні метали натрій і калій реагують з кис-
лотами з вибухом, а реакції кислот з оловом і свинцем протікають повільно. Найбільш придатними металами для практичного отримання водню є цинк і алюміній. Як ви переконалися, при проведенні реакцій цих металів з розчином соляної кислоти вони протікають спокійно і досить швидко.
Кислоти - складні речовини, що складаються з атомів водню, здатних заміщатися на атоми металів, і кислотних залишків.
Метали, що стоять в витіснювальному ряду до водню, витісняють його з кислот.
У лабораторії водень отримують в реакції металів з кислотами.
Запитання і завдання
1. Назвіть дві кислоти, в молекулах яких можуть заміщатися на метали по два атома водню.
2. Складіть рівняння реакції алюмінію з соляної кислотою.
3. Як хімічним шляхом відокремити мідні ошурки від залізних в їх суміші? Напишіть рівняння протікає реакції.
4. Поставте в місцях пропуску формули необхідних ве-
речовин і розставте коефіцієнти: а) HCI +. I H 2 [+ FeCl 2;
б). + Al I H 2 [+ Al 2 (SO 4) 3; в) H 2 SO 4 + Zn I. + H 2 [.
5. З якими металами реагує сірчана кислота: цинк, ртуть, магній, золото? Складіть рівняння відповідних реакцій.
6. Метал магній (надлишок) прореагував з розчином, в
якому хімічне кількість сірчаної кислоти H 2 SO 4 дорівнює 0,1 моль. Визначте обсяг (н. У.) Виділився водню.
7. Скільки хімічних реакцій з отриманням водню можна провести, якщо у вашому розпорядженні є метали - срібло, магній, нікель, золото, залізо і кислоти - сірчана і соляна? Складіть рівняння можливих хімічних реакцій.
8. Складіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна здійснити хімічні перетворення: H 2 I HCl I H 2.
§ 29. Солі - продукти заміщення атомів водню в молекулах кислот на атоми металів
Як зазначалося в попередньому параграфі, в реакціях кислот з металами виділяється проста речовина водень Н 2. Крім водню, утворюються і складні речовини: ZnCl 2. MgSO 4 і ін. Це представники класу широко поширених в хімії сполук - солей (рис. 102).
Властивості солей будуть розглянуті в
чолі 6. Тут же ми розглянемо склад Рис. 102. Зразки различ- солей, навчимося складати їх формули,
дізнаємося, як називати солі.
Порівняємо формули кислот HCl і H 2 SO 4 c формулами солей ZnCl 2 і FeSO 4. Ми бачимо, що в цих формулах однакові кислотні залишки Cl (I) і SO 4 (II). Але в молекулах кислот вони з'єднані з атомами водню Н, а в формульних одиницях солей - з атомами цинку Zn і заліза Fe. Значить, ці та інші солі можна розглядати як продукти заміщення атомів водню в молекулах кислот на атоми металів. Речовини, подібні ZnCl 2 і FeSO 4. відносять до класу солей.
Солі - це складні речовини, що складаються з атомів металів і кислотних залишків.
У солях кислотні залишки з'єднуються з атомами металів відповідно до їх валентністю. Для складання хімічної формули солі необхідно знати валентність атома металу і валентність кислотного залишку. При цьому користуються тим же правилом, що і при складанні формул бінарних сполук (див. § 10). Для солей це правило наступне: сума одиниць валентності всіх атомів мета-
ла повинна дорівнювати сумі одиниць валентності всіх кислотних залишків.
Солі - продукти заміщення атомів водню в молекулах кислот
Для прикладу складемо формулу солі, в яку входять атоми кальцію і кислотний залишок фосфорної кислоти PO 4 (III). Кальцій проявляє постійну валентність II, а валентність кислотного залишку PO 4 дорівнює III.
1. Записуємо символ атома кальцію і поруч формулу кислотного залишку фосфорної кислоти PO 4. а над ними валентноcті:
2. Знаходимо найменше спільне кратне (НОК) валентностей атома кальцію і кислотного залишку:
3. Ділимо НОК на валентність атома кальцію і отримуємо індекс при атомі металу: 6 II = 3.
Ділимо НОК на валентність кислотного залишку і отримуємо індекс
при кислотному залишку: III 6 = 2.
4. Запишемо індекси біля знака елемента кальцію і кислотного
Отже, шукана формула Ca 3 (PO 4) 2.
Солі утворені атомами різних металів і різними кислотними залишками. Тому склад солей найрізноманітніший. Давайте навчимося давати їм правильні назви.
Назва солі складається з назви кислотного залишку і назви металу в родовому відмінку. Наприклад, сіль складу NaCl називають «хлорид натрію».
Якщо входить до формульну одиницю солі атом металу має змінну валентність, то вона вказується римською цифрою в круглих дужках після його назви. Так, сіль FeCl 3 називають «хлорид заліза (III)», а cоль FeCl 2 - «хлорид заліза (II)».
У таблиці 10 наведені назви деяких солей.
Солі - це речовини немолекулярного будови. Тому їх склад висловлюють за допомогою формульних одиниць. У них відображено співвідношення атомів металів і кислотних залишків. Наприклад, в формульної одиниці NaCl на один атом Na доводиться один кислотний залишок Cl.
За хімічною формулою солі можна обчислити її відносну формульну масу M r. а також молярну масу M. наприклад:
M r (NaCl) = A r (Na) + A r (Cl); M r (NaCl) = 24 + 35,5 = 58,5;
M (NaCl) = 58,5 г / моль.
M r (Al 2 (SO 4) 3 = 2 A r (Al) + 3 A r (S) + 12 A r (O);
M r (Al 2 (SO 4) 3 = 2 27 + 3 32 + 12 16 = 342;
M (Al 2 (SO 4) 3 = 342 г / моль.
До солям відноситься не тільки кухонна сіль (NaCl), а й крейда, мармур (СаСО 3), сода (Na 2 CO 3), марганцівка (KMnO 4) і ін.
Солі - складні речовини, які складаються з атомів металів і кислотних залишків.
Солі утворюються при заміщенні атомів водню в молекулах кислот на атоми металів.
Солі - речовини немолекулярного будови.