Фосфорная и кремниевая кислоты. Получение кислот

Фосфорная и кремниевая кислоты — кислоты-неокислители, и ведут себя они спокойно. Зато у каждой есть своя особенность: фосфорная трёхосновна и образует три ряда солей, а кремниевая — единственная распространённая кислота, нерастворимая в воде.

Фосфорная кислота

Фосфорная кислота \(\ce{H3PO4}\) — твёрдое бесцветное вещество, которое неограниченно смешивается с водой; обычно её продают в виде густого раствора. Это кислота средней силы, она не ядовита и не является окислителем. Фосфорная кислота трёхосновна, поэтому в зависимости от количества щёлочи образует три вида солей: фосфаты, гидрофосфаты и дигидрофосфаты.

\[ \ce{H3PO4 + 3NaOH -> Na3PO4 + 3H2O}, \qquad \ce{H3PO4 + NaOH -> NaH2PO4 + H2O} \]

Фосфат-ион обнаруживают раствором нитрата серебра: выпадает жёлтый осадок фосфата серебра. Фосфорную кислоту используют для производства удобрений, в составе преобразователей ржавчины, а в пищевой промышленности — как добавку к газированным напиткам.

\[ \ce{Na3PO4 + 3AgNO3 -> Ag3PO4 v + 3NaNO3} \]

Кремниевая кислота

Кремниевая кислота \(\ce{H2SiO3}\) — очень слабая кислота, нерастворимая в воде. Из оксида кремния её получить нельзя, поэтому её вытесняют из растворимых силикатов более сильными кислотами. Она выпадает в виде студенистого осадка, похожего на желе. Кремниевую кислоту вытесняет даже углекислый газ, поэтому раствор силиката натрия («жидкое стекло») на воздухе мутнеет. При нагревании кремниевая кислота теряет воду и превращается в оксид кремния. Высушенный гель кремниевой кислоты — силикагель — поглощает влагу; его пакетики кладут в коробки с обувью и электроникой.

\[ \ce{Na2SiO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2SiO3 v}, \qquad \ce{Na2SiO3 + CO2 + H2O -> Na2CO3 + H2SiO3 v}, \qquad \ce{H2SiO3 ->[t^\circ] SiO2 + H2O} \]

Получение кислот

Существует три основных способа получения кислот. Кислородсодержащие кислоты получают растворением кислотных оксидов в воде. Бескислородные — растворением в воде водородных соединений неметаллов, которые получают из простых веществ. А летучие и нерастворимые кислоты вытесняют из их солей более сильными или нелетучими кислотами: так нелетучая серная кислота вытесняет из поваренной соли хлороводород, а из селитры — азотную кислоту.

\[ \ce{SO3 + H2O -> H2SO4}, \qquad \ce{P2O5 + 3H2O -> 2H3PO4}, \qquad \ce{H2 + Cl2 -> 2HCl} \]

\[ \ce{NaCl + H2SO4 ->[t^\circ] NaHSO4 + HCl ^}, \qquad \ce{KNO3 + H2SO4 ->[t^\circ] KHSO4 + HNO3} \]

В промышленности серную и азотную кислоты получают из серы, пирита и аммиака в несколько стадий (тема 4.11).