Общие свойства кислот

Кислоты окружают нас повсюду: лимонная кислота в лимоне, уксусная в уксусе, угольная в газировке, соляная в желудке. Все они кислые на вкус, но пробовать кислоты в лаборатории нельзя: многие из них разъедают кожу. Почему кислоты такие разные по составу, а ведут себя похоже?

Кислоты как электролиты

Ответ дала теория электролитической диссоциации (тема 5.4). В водном растворе молекулы кислот распадаются на ионы: катионы водорода \(\ce{H+}\) и анионы кислотного остатка. Кислоты как электролиты — это вещества, которые при диссоциации образуют из катионов только ионы водорода:

\[ \ce{HCl -> H+ + Cl-}, \qquad \ce{HNO3 -> H+ + NO3-}, \qquad \ce{H2SO4 -> 2H+ + SO4^{2-}} \]

Именно ионы водорода, общие для всех кислот, отвечают за кислый вкус, за действие на индикаторы и за общие химические свойства кислот. Чем больше ионов водорода даёт кислота в растворе, тем она сильнее.

Индикаторы в кислой среде

Индикаторы в кислой среде окрашиваются так: лакмус краснеет, метиловый оранжевый становится красно-розовым, а фенолфталеин остаётся бесцветным. Последнее важно запомнить: фенолфталеином кислоту не обнаружить, он «видит» только щёлочь.

Реакция кислоты с металлом

Реакция кислоты с металлом подчиняется ряду напряжений (тема 4.3): металлы, стоящие до водорода, вытесняют его из растворов кислот, образуя соль. Медь, серебро и золото с соляной и разбавленной серной кислотами не реагируют. Азотная кислота и концентрированная серная кислота — исключения, о них рассказано в следующем уроке.

\[ \ce{Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + H2 ^}, \qquad \ce{2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2 ^}, \qquad \ce{Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2 ^} \]

Реакция кислоты с основным оксидом и основанием

Реакция кислоты с основным оксидом даёт соль и воду; так же кислоты реагируют с амфотерными оксидами. С основаниями, растворимыми и нерастворимыми, кислоты вступают в реакцию нейтрализации (тема 4.7):

\[ \ce{CuO + 2HCl -> CuCl2 + H2O}, \qquad \ce{ZnO + H2SO4 -> ZnSO4 + H2O}, \qquad \ce{Cu(OH)2 + 2HNO3 -> Cu(NO3)2 + 2H2O} \]

Реакция кислоты с солью

Реакция кислоты с солью идёт, если в результате образуется газ, осадок или более слабая кислота. На этом основан вытеснительный ряд кислот: каждая кислота вытесняет стоящие правее кислоты из их солей.

\[ \ce{HNO3}, \ce{H2SO4}, \ce{HCl} > \ce{H3PO4} > \ce{H2SO3} > \ce{H2CO3} > \ce{H2S} > \ce{H2SiO3} \]

Угольная, сернистая и сероводородная кислоты неустойчивы или летучи и сразу уходят из раствора в виде газа, а кремниевая выпадает в осадок. Осадок получается и тогда, когда образуется нерастворимая соль:

\[ \ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2O + CO2 ^}, \qquad \ce{Na2S + 2HCl -> 2NaCl + H2S ^}, \qquad \ce{Na2SiO3 + 2HCl -> 2NaCl + H2SiO3 v} \]

\[ \ce{BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 v + 2HCl}, \qquad \ce{AgNO3 + HCl -> AgCl v + HNO3} \]

Качественная реакция на карбонат-ион

Выделение углекислого газа из карбонатов служит качественной реакцией на карбонат-ион. Капля кислоты на кусочке мела или мрамора вызывает «вскипание», а выделившийся газ мутит известковую воду (тема 4.5). Так геологи в поле отличают известняк от других камней.

\[ \ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}, \qquad \ce{CO3^{2-} + 2H+ -> H2O + CO2 ^} \]