Anoksinen: | Perusteet | Suolan nimi |
HCl - kloorivety (kloorivety) | yksiemäksinen | kloridi |
HBr - bromivety | yksiemäksinen | bromidi |
HI - hydrojodidi | yksiemäksinen | jodidi |
HF - fluorivety (fluorivety) | yksiemäksinen | fluori |
H2S - rikkivety | kaksiemäksinen | sulfidi |
Hapetettu: | ||
HNO 3 - typpi | yksiemäksinen | nitraatti |
H 2SO 3 - rikkipitoinen | kaksiemäksinen | sulfiitti |
H 2SO 4 - rikkihappo | kaksiemäksinen | sulfaatti |
H 2 CO 3 - kivihiili | kaksiemäksinen | karbonaatti |
H 2 SiO 3 - pii | kaksiemäksinen | silikaatti |
H 3 PO 4 - ortofosfori | kolmiosainen | ortofosfaatti |
suolat - monimutkaisia aineita, jotka koostuvat metalliatomeista ja happojäännöksistä. Tämä on lukuisin epäorgaanisten yhdisteiden luokka.
Luokitus. Koostumuksen ja ominaisuuksien mukaan: keskipitkä, hapan, emäksinen, kaksois-, sekoitettu, monimutkainen
Keskipitkät suolat ovat tuotteita moniemäksisen hapon vetyatomien täydellisestä korvaamisesta metalliatomeilla.
Dissosioituessa syntyy vain metallikationeja (tai NH4+). Esimerkiksi:
Na 2SO 4® 2Na + + SO
CaCl 2 ® Ca 2+ + 2Cl -
Happamat suolat ovat tuotteita moniemäksisen hapon vetyatomien epätäydellisestä korvaamisesta metalliatomeilla.
Dissosioituessaan ne antavat metallikationeja (NH 4 +), vetyioneja ja happotähteen anioneja, esimerkiksi:
NaHCO 3 ® Na + + HCO « H + + CO .
Perussuolat ovat OH-ryhmien epätäydellisen substituution tuotteita - vastaava emäs happamille jäämille.
Dissosioituessa muodostuu metallikationeja, hydroksyylianioneja ja happojäännös.
Zn(OH)Cl® + + Cl - «Zn 2+ + OH - + Cl - .
kaksoissuolat sisältävät kaksi metallikationia ja dissosioituessaan antavat kaksi kationia ja yhden anionin.
KAl(SO 4) 2® K + + Al 3+ + 2SO
Monimutkaiset suolat sisältävät monimutkaisia kationeja tai anioneja.
Br ® + + Br - « Ag + +2 NH 3 + Br -
Na ® Na + + - « Na + + Ag + + 2 CN -
Geneettinen suhde eri yhdisteluokkien välillä
KOKEELLINEN OSA
Varusteet ja välineet: jalusta koeputkilla, aluslevy, alkoholilamppu.
Reagenssit ja materiaalit: punainen fosfori, sinkkioksidi, Zn-rakeet, sammutettu kalkkijauhe Ca (OH) 2, 1 mol / dm 3 NaOH, ZnSO 4, CuSO 4, AlCl 3, FeCl 3, HCl, H 2 SO 4, yleisindikaattoripaperi, liuos fenolftaleiini, metyylioranssi, tislattu vesi.
Työmääräys
1. Kaada sinkkioksidia kahteen koeputkeen; lisää happoliuosta (HCl tai H 2 SO 4) toiseen, alkaliliuosta (NaOH tai KOH) toiseen ja kuumenna hieman alkoholilampulla.
Havainnot: Liukeneeko sinkkioksidi happo- ja emäsliuokseen?
Kirjoita yhtälöt
Havainnot: 1. Mihin oksideihin ZnO kuuluu?
2. Mitä ominaisuuksia amfoteerisilla oksideilla on?
Hydroksidien valmistus ja ominaisuudet
2.1. Kasta yleisindikaattoriliuskan kärki alkaliliuokseen (NaOH tai KOH). Vertaa osoitinnauhan saatua väriä vakiovärikarttaan.
Havainnot: Kirjaa ylös liuoksen pH-arvo.
2.2. Ota neljä koeputkea, kaada 1 ml ZnSO 4 -liuosta ensimmäiseen, СuSO 4 toiseen, AlCl 3 kolmanteen, FeCl 3 neljänteen. Lisää 1 ml NaOH-liuosta jokaiseen putkeen. Kirjoita havainnot ja yhtälöt tapahtuville reaktioille.
Havainnot: Tapahtuuko saostumista, kun suolaliuokseen lisätään alkalia? Määritä sakan väri.
Kirjoita yhtälöt käynnissä olevat reaktiot (molekyyli- ja ionimuodossa).
Havainnot: Miten metallihydroksideja saadaan?
2.3. Siirrä puolet kokeessa 2.2 saaduista sakasta muihin koeputkiin. Toimi yhdessä sakan osassa H 2 SO 4 -liuoksella, toisaalla - NaOH-liuoksella.
Havainnot: Liukeneeko sakka, kun saostukseen lisätään alkalia ja happoa?
Kirjoita yhtälöt käynnissä olevat reaktiot (molekyyli- ja ionimuodossa).
Havainnot: 1. Minkä tyyppisiä hydroksideja ovat Zn (OH) 2, Al (OH) 3, Сu (OH) 2, Fe (OH) 3?
2. Mitä ominaisuuksia amfoteerisilla hydroksideilla on?
Suolojen saaminen.
3.1. Kaada 2 ml CuSO 4 -liuosta koeputkeen ja laske puhdistettu kynsi tähän liuokseen. (Reaktio on hidas, muutokset kynnen pinnalla näkyvät 5-10 minuutin kuluttua).
Havainnot: Onko kynnen pinnassa muutoksia? Mitä talletetaan?
Kirjoita yhtälö redox-reaktiolle.
Havainnot: Ottaen huomioon useat metallien jännitykset, osoita menetelmä suolojen saamiseksi.
3.2. Aseta yksi sinkkirae koeputkeen ja lisää HCl-liuosta.
Havainnot: Onko mitään kaasun kehittymistä?
Kirjoita yhtälö
Havainnot: Selitä tämä menetelmä suolojen saamiseksi?
3.3. Kaada vähän sammutettua kalkkijauhetta Ca (OH) 2 koeputkeen ja lisää HCl-liuos.
Havainnot: Onko olemassa kaasun kehitystä?
Kirjoita yhtälö käynnissä oleva reaktio (molekyyli- ja ionimuodossa).
Johtopäätös: 1. Millainen reaktio on hydroksidin ja hapon vuorovaikutus?
2. Mitkä aineet ovat tämän reaktion tuotteita?
3.5. Kaada 1 ml suolaliuosta kahteen koeputkeen: ensimmäisessä - kuparisulfaatti, toisessa - kobolttikloridi. Lisää molempiin putkiin pisara pisaralta natriumhydroksidiliuosta, kunnes muodostuu saostumaa. Lisää sitten ylimäärä emästä molempiin koeputkiin.
Havainnot: Ilmoita saostumien värimuutokset reaktioissa.
Kirjoita yhtälö käynnissä oleva reaktio (molekyyli- ja ionimuodossa).
Johtopäätös: 1. Minkä reaktioiden seurauksena muodostuu emäksisiä suoloja?
2. Kuinka emäksiset suolat voidaan muuttaa keskisuoloiksi?
Valvontatehtävät:
1. Kirjoita listatuista aineista suolojen, emästen, happojen kaavat: Ca (OH) 2, Ca (NO 3) 2, FeCl 3, HCl, H 2 O, ZnS, H 2 SO 4, CuSO 4, KOH
Zn(OH)2, NH3, Na2CO3, K3PO4.
2. Määritä oksidikaavat, jotka vastaavat lueteltuja aineita H 2 SO 4, H 3 AsO 3, Bi (OH) 3, H 2 MnO 4, Sn (OH) 2, KOH, H 3 PO 4, H 2 SiO 3, Ge(OH)4.
3. Mitkä hydroksidit ovat amfoteerisia? Kirjoita alumiinihydroksidin ja sinkkihydroksidin amfoteerisuutta kuvaavat reaktioyhtälöt.
4. Mitkä seuraavista yhdisteistä ovat vuorovaikutuksessa pareittain: P 2 O 5, NaOH, ZnO, AgNO 3, Na 2 CO 3, Cr(OH) 3, H 2 SO 4. Tee yhtälöt mahdollisista reaktioista.
Laboratoriotyö nro 2 (4 tuntia)
Aihe: Kationien ja anionien kvalitatiivinen analyysi
Kohde: hallita tekniikkaa kvalitatiivisten ja ryhmäreaktioiden suorittamiseksi kationeille ja anioneille.
TEOREETTINEN OSA
Kvalitatiivisen analyysin päätehtävänä on selvittää eri esineissä (biologiset materiaalit, lääkkeet, ruoka, ympäristöesineet) löydettyjen aineiden kemiallinen koostumus. Tässä artikkelissa tarkastelemme epäorgaanisten aineiden, jotka ovat elektrolyyttejä, kvalitatiivista analyysiä, eli itse asiassa ionien kvalitatiivista analyysiä. Esiintyvien ionien kokonaismäärästä valittiin lääketieteellisesti ja biologisesti tärkeimmät: (Fe 3+, Fe 2+, Zn 2+, Ca 2+, Na +, K +, Mg 2+, Cl -, PO, CO jne.). Monet näistä ioneista löytyvät erilaisista lääkkeistä ja elintarvikkeista.
Kvalitatiivisessa analyysissä ei käytetä kaikkia mahdollisia reaktioita, vaan vain niitä, joihin liittyy selkeä analyyttinen vaikutus. Yleisimmät analyyttiset vaikutukset ovat: uuden värin ilmaantuminen, kaasun vapautuminen, sakan muodostuminen.
Kvalitatiiviseen analyysiin on olemassa kaksi pohjimmiltaan erilaista lähestymistapaa: murto-osa ja systemaattinen . Systemaattisessa analyysissä ryhmäreagensseja käytetään välttämättä läsnä olevien ionien erottamiseen erillisiin ryhmiin ja joissakin tapauksissa alaryhmiin. Tätä varten osa ioneista siirretään liukenemattomien yhdisteiden koostumukseen ja osa ioneista jätetään liuokseen. Kun sakka on erotettu liuoksesta, ne analysoidaan erikseen.
Esimerkiksi liuoksessa on A1 3+-, Fe 3+- ja Ni 2+ -ioneja. Jos tämä liuos altistetaan ylimäärälle alkalia, Fe (OH) 3:n ja Ni (OH) 2:n sakka saostuu ja ionit [A1 (OH) 4] - jäävät liuokseen. Raudan ja nikkelin hydroksideja sisältävä sakka liukenee osittain ammoniakilla käsiteltynä siirtyessään 2+-liuokseen. Siten kahden reagenssin - alkalin ja ammoniakin - avulla saatiin kaksi liuosta: toinen sisälsi ioneja [А1(OH) 4 ] -, toinen sisälsi ioneja 2+ ja Fe(OH) 3 -sakkaa. Tunnusomaisten reaktioiden avulla todistetaan tiettyjen ionien läsnäolo liuoksissa ja sakassa, joka on ensin liuotettava.
Systemaattista analyysiä käytetään pääasiassa ionien havaitsemiseen monimutkaisissa monikomponenttiseoksissa. Se on erittäin aikaa vievää, mutta sen etuna on kaikkien selkeään järjestelmään (metodologiaan) sopiva toimintojen helppo virallistaminen.
Fraktioanalyysissä käytetään vain tunnusomaisia reaktioita. On selvää, että muiden ionien läsnäolo voi merkittävästi vääristää reaktion tuloksia (värien asettuminen päällekkäin, ei-toivottu saostuminen jne.). Tämän välttämiseksi fraktioanalyysissä käytetään pääasiassa erittäin spesifisiä reaktioita, jotka antavat analyyttisen vaikutuksen pienellä määrällä ioneja. Onnistuneiden reaktioiden kannalta on erittäin tärkeää säilyttää tietyt olosuhteet, erityisesti pH. Hyvin usein fraktioanalyysissä joudutaan turvautumaan maskaukseen, eli ionien muuntamiseen yhdisteiksi, jotka eivät pysty tuottamaan analyyttistä vaikutusta valitulla reagenssilla. Esimerkiksi dimetyyliglyoksiimia käytetään nikkeli-ionin havaitsemiseen. Samanlainen analyyttinen vaikutus tällä reagenssilla antaa Fe 2+ -ionin. Ni 2+:n havaitsemiseksi Fe 2+ -ioni muunnetaan stabiiliksi fluoridikompleksiksi 4- tai hapetetaan Fe 3+:ksi esimerkiksi vetyperoksidilla.
Fraktioanalyysiä käytetään ionien havaitsemiseen yksinkertaisemmissa seoksissa. Analyysiaika lyhenee merkittävästi, mutta kokeen tekijältä vaaditaan syvällisempää tietoa kemiallisten reaktioiden kuvioista, koska on melko vaikeaa ottaa huomioon kaikkia mahdollisia tapauksia, joissa ionit vaikuttavat keskinäiseen vaikutukseen havaitun analyysin luonteeseen. tehosteita yhdessä tietyssä tekniikassa.
Analyyttisessä käytännössä ns murto-osa systemaattinen menetelmä. Tällä lähestymistavalla käytetään vähimmäismäärää ryhmäreagensseja, mikä mahdollistaa analyysitaktiikkojen hahmottamisen yleisellä tasolla, joka sitten suoritetaan murto-osamenetelmällä.
Analyyttisten reaktioiden suoritustekniikan mukaan reaktiot erotetaan: sedimenttiset; mikrokiteinen; mukana kaasumaisten tuotteiden vapautuminen; tehdään paperilla; louhinta; värillinen liuoksissa; liekkivärjäys.
Sedimenttireaktioita suoritettaessa on huomioitava sakan väri ja luonne (kiteinen, amorfinen), tarvittaessa suoritetaan lisäkokeita: tarkastetaan sakan liukoisuus vahvoihin ja heikkoihin happoihin, emäksiin ja ammoniakiin sekä ylimäärään. reagenssista. Kun suoritetaan reaktioita, joihin liittyy kaasun kehittymistä, sen väri ja haju havaitaan. Joissakin tapauksissa suoritetaan lisäkokeita.
Jos esimerkiksi oletetaan, että kehittynyt kaasu on hiilimonoksidia (IV), se johdetaan ylimäärän kalkkiveden läpi.
Fraktio- ja systemaattisessa analyysissä käytetään laajasti reaktioita, joiden aikana ilmaantuu uusi väri, useimmiten nämä ovat kompleksoitumisreaktioita tai redox-reaktioita.
Joissakin tapauksissa on kätevää suorittaa tällaiset reaktiot paperille (pisarareaktiot). Reagenssit, jotka eivät hajoa normaaleissa olosuhteissa, levitetään paperille etukäteen. Joten rikkivedyn tai sulfidi-ionien havaitsemiseen käytetään lyijynitraatilla kyllästettyä paperia [musttumista tapahtuu lyijy(II)sulfidin muodostumisen vuoksi]. Monet hapettavat aineet havaitaan käyttämällä tärkkelysjodipaperia, ts. kaliumjodidin ja tärkkelyksen liuoksilla kyllästetty paperi. Useimmissa tapauksissa paperille levitetään tarvittavat reagenssit reaktion aikana, esimerkiksi alitariini A1 3+ -ionille, kuproni Cu 2+ -ionille jne. Värin parantamiseksi käytetään joskus uuttamista orgaaniseen liuottimeen. . Esikokeissa käytetään liekin värireaktioita.
Aineita, jotka hajoavat liuoksessa muodostaen vetyioneja, kutsutaan.
Hapot luokitellaan niiden vahvuuden, emäksisyyden ja hapen läsnäolon tai puuttumisen mukaan hapon koostumuksessa.
Voimallahapot jaetaan vahvoihin ja heikkoihin. Tärkeimmät vahvat hapot ovat typpi HNO 3 , rikkihappo H 2 SO 4 ja suolahappo HCl .
Hapen läsnäolon ansiosta erottaa happea sisältävät hapot ( HNO3, H3PO4 jne.) ja hapettomat hapot ( HCl, H2S, HCN jne.).
Perusteella, eli sen mukaan, kuinka monta vetyatomia happomolekyylissä voidaan korvata metalliatomeilla suolan muodostamiseksi, hapot jaetaan yksiemäksisiin (esim. HNO 3, HCl), kaksiemäksinen (H2S, H2SO4), kolmiemäksinen (H3PO4) jne.
Happivapaiden happojen nimet on johdettu epämetallin nimestä, johon on lisätty -vetypääte: HCl - suolahappo, H2S e - hydroseleenihappo, HCN - syaanivetyhappo.
Happipitoisten happojen nimet muodostetaan myös vastaavan elementin venäläisestä nimestä lisäämällä sana "happo". Samaan aikaan sen hapon nimi, jossa alkuaine on korkeimmassa hapetustilassa, päättyy esimerkiksi "naya" tai "ova", H2SO4 - rikkihappo, HClO 4 - perkloorihappo, H3AsO4 - arseenihappo. Kun happoa muodostavan alkuaineen hapetusaste pienenee, päätteet muuttuvat seuraavassa järjestyksessä: "soikea" ( HClO 3 - kloorihappo), "puhdas" ( HClO 2 - kloorihappo), "heiluva" ( H O Cl - hypokloorihappo). Jos alkuaine muodostaa happoja ollessaan vain kahdessa hapetustilassa, niin alkuaineen alinta hapetusastetta vastaavan hapon nimi saa päätteen "puhdas" ( HNO3 - typpihappo, HNO 2 - typpihappo).
Taulukko - Tärkeimmät hapot ja niiden suolat
Acid |
Vastaavien normaalien suolojen nimet |
|
Nimi |
Kaava |
|
Typpi |
HNO3 |
Nitraatit |
typpipitoinen |
HNO 2 |
Nitriitit |
Boori (ortoborinen) |
H3BO3 |
Boraatit (ortoboraatit) |
Hydrobromi |
Bromidit |
|
Hydrojodi |
jodidit |
|
Pii |
H2SiO3 |
silikaatit |
mangaani |
HMnO 4 |
Permanganaatit |
Metafosforinen |
HPO 3 |
Metafosfaatit |
Arseeni |
H3AsO4 |
Arsenaatit |
Arseeni |
H3AsO3 |
Arseniitit |
ortofosfori |
H3PO4 |
Ortofosfaatit (fosfaatit) |
Difosfori (pyrofosfori) |
H4P2O7 |
Difosfaatit (pyrofosfaatit) |
dichrome |
H2Cr2O7 |
Dikromaatit |
rikkipitoinen |
H2SO4 |
sulfaatit |
rikkipitoinen |
H2SO3 |
Sulfiitit |
Hiili |
H2CO3 |
Karbonaatit |
Fosfori |
H3PO3 |
Fosfiitit |
fluorivety (fluorivety) |
Fluorit |
|
Kloorivety (kloorivety) |
kloridit |
|
Kloori |
HClO 4 |
Perkloraatit |
Kloori |
HClO 3 |
Kloraatit |
hypokloorinen |
HClO |
Hypokloriitit |
Kromi |
H2Cr04 |
Kromatit |
Syaanivety (syaanivety) |
syanidit |
Happojen saaminen
1. Hapottomia happoja voidaan saada yhdistämällä epämetallit suoraan vedyn kanssa:
H2 + Cl2 → 2HCl,
H2 + S H2S.
2. Happipitoisia happoja voidaan usein saada yhdistämällä suoraan happooksideja veteen:
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4,
CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3,
P 2 O 5 + H 2 O \u003d 2 HPO 3.
3. Sekä hapettomia että happea sisältäviä happoja voidaan saada suolojen ja muiden happojen välisillä vaihtoreaktioilla:
BaBr 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2 HBr,
CuSO 4 + H 2 S \u003d H 2 SO 4 + CuS,
CaCO 3 + 2HBr \u003d CaBr 2 + CO 2 + H 2 O.
4. Joissakin tapauksissa redox-reaktioita voidaan käyttää happojen saamiseksi:
H 2 O 2 + SO 2 \u003d H 2 SO 4,
3P + 5HNO 3 + 2H 2O = 3H 3PO 4 + 5NO.
Happojen kemialliset ominaisuudet
1. Happojen tyypillisin kemiallinen ominaisuus on niiden kyky reagoida emästen kanssa (sekä emäksisten ja amfoteeristen oksidien kanssa) muodostaen suoloja, esimerkiksi:
H 2 SO 4 + 2 NaOH \u003d Na 2 SO 4 + 2 H 2 O,
2HNO 3 + FeO \u003d Fe (NO 3) 2 + H 2 O,
2 HCl + ZnO \u003d ZnCl 2 + H 2 O.
2. Kyky olla vuorovaikutuksessa joidenkin metallien kanssa jännitesarjassa vetyyn saakka, jolloin vetyä vapautuu:
Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,
2Al + 6HCl \u003d 2AlCl3 + 3H 2.
3. Suolojen kanssa, jos muodostuu huonosti liukenevaa suolaa tai haihtuvaa ainetta:
H 2 SO 4 + BaCl 2 = BaSO 4 ↓ + 2HCl,
2HCl + Na 2 CO 3 \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2,
2KHCO 3 + H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + 2SO 2+ 2H2O.
Huomaa, että moniemäksiset hapot dissosioituvat vaiheittain ja dissosioitumisen helppous kussakin vaiheessa heikkenee, joten moniemäksisille hapoille muodostuu usein happamia suoloja keskisuurten suolojen sijasta (jos reagoivaa happoa on ylimäärä):
Na 2 S + H 3 PO 4 \u003d Na 2 HPO 4 + H 2 S,
NaOH + H 3 PO 4 = NaH 2 PO 4 + H 2 O.
4. Happo-emäs-vuorovaikutuksen erikoistapaus on happojen reaktio indikaattoreiden kanssa, mikä johtaa värin muutokseen, jota on pitkään käytetty happojen kvalitatiiviseen havaitsemiseen liuoksissa. Joten lakmus muuttaa värin happamassa ympäristössä punaiseksi.
5. Kuumennettaessa happea sisältävät hapot hajoavat oksidiksi ja vedeksi (mieluiten vedenpoistoaineen läsnä ollessa P2O5):
H 2 SO 4 \u003d H 2 O + SO 3,
H 2 SiO 3 \u003d H 2 O + SiO 2.
M.V. Andriukhova, L.N. Borodin
Hapot ovat sellaisia kemiallisia yhdisteitä, jotka pystyvät luovuttamaan sähköisesti varautuneen vetyionin (kationin) sekä vastaanottamaan kaksi vuorovaikutuksessa olevaa elektronia, minkä seurauksena muodostuu kovalenttinen sidos.
Tässä artikkelissa tarkastellaan tärkeimpiä happoja, joita tutkitaan peruskoulujen keskiluokissa, ja opimme myös paljon mielenkiintoisia faktoja monenlaisista hapoista. Aloitetaan.
Hapot: tyypit
Kemiassa on monia erilaisia happoja, joilla on erilaisia ominaisuuksia. Kemistit erottavat hapot niiden happipitoisuuden, haihtuvuuden, vesiliukoisuuden, lujuuden, stabiilisuuden perusteella, jotka kuuluvat orgaanisten tai epäorgaanisten kemiallisten yhdisteiden luokkaan. Tässä artikkelissa tarkastelemme taulukkoa, joka esittää tunnetuimmat hapot. Taulukko auttaa sinua muistamaan hapon nimen ja sen kemiallisen kaavan.
Kaikki on siis selvästi nähtävissä. Tämä taulukko esittelee kemianteollisuuden tunnetuimmat hapot. Taulukko auttaa sinua muistamaan nimet ja kaavat paljon nopeammin.
Rikkivetyhappo
H2S on vetysulfidihappo. Sen erikoisuus piilee siinä, että se on myös kaasu. Rikkivety liukenee hyvin heikosti veteen ja on myös vuorovaikutuksessa monien metallien kanssa. Rikkivetyhappo kuuluu "heikkojen happojen" ryhmään, joista tarkastelemme esimerkkejä tässä artikkelissa.
H 2 S on hieman makea maku ja erittäin voimakas mädänmunan haju. Luonnossa sitä löytyy luonnollisista tai vulkaanisista kaasuista, ja sitä vapautuu myös proteiinin mätäneessä.
Happojen ominaisuudet ovat hyvin erilaisia, vaikka happo on teollisuudessa välttämätön, se voi olla erittäin epäterveellistä ihmisten terveydelle. Tämä happo on erittäin myrkyllistä ihmisille. Kun pieni määrä rikkivetyä hengitetään, ihminen herää päänsäryyn, alkaa voimakas pahoinvointi ja huimaus. Jos henkilö hengittää suuren määrän H 2 S:tä, se voi johtaa kouristukseen, koomaan tai jopa välittömään kuolemaan.
Rikkihappo
H 2 SO 4 on vahva rikkihappo, johon lapset tutustuvat kemian tunneilla jo 8. luokalla. Kemialliset hapot, kuten rikki, ovat erittäin voimakkaita hapettimia. H 2 SO 4 toimii hapettimena monille metalleille, samoin kuin emäksisille oksideille.
H 2 SO 4 aiheuttaa kemiallisia palovammoja joutuessaan kosketuksiin ihon tai vaatteiden kanssa, mutta se ei ole yhtä myrkyllistä kuin rikkivety.
Typpihappo
Vahvat hapot ovat erittäin tärkeitä maailmassamme. Esimerkkejä sellaisista hapoista: HCl, H2S04, HBr, HNO3. HNO 3 on hyvin tunnettu typpihappo. Se on löytänyt laajan sovelluksen teollisuudessa ja maataloudessa. Sitä käytetään erilaisten lannoitteiden valmistukseen, koruissa, valokuvapainatuksessa, lääkkeiden ja väriaineiden valmistuksessa sekä sotateollisuudessa.
Kemialliset hapot, kuten typpihappo, ovat erittäin haitallisia keholle. HNO 3 -höyryt jättävät haavaumia, aiheuttavat akuuttia tulehdusta ja hengitysteiden ärsytystä.
Typpihappo
Typpihappo sekoitetaan usein typpihappoon, mutta niiden välillä on ero. Tosiasia on, että se on paljon heikompi kuin typpi, sillä on täysin erilaiset ominaisuudet ja vaikutukset ihmiskehoon.
HNO 2 on löytänyt laajan sovelluksen kemianteollisuudessa.
Fluorivetyhappoa
Fluorivetyhappo (tai fluorivety) on H 2 O:n liuos HF:n kanssa. Hapon kaava on HF. Fluorivetyhappoa käytetään erittäin aktiivisesti alumiiniteollisuudessa. Se liuottaa silikaatteja, syövyttää piitä, silikaattilasia.
Fluorivety on erittäin haitallista ihmiskeholle, pitoisuudesta riippuen se voi olla kevyt lääke. Kun se joutuu kosketuksiin ihon kanssa, aluksi ei tapahdu muutoksia, mutta muutaman minuutin kuluttua voi ilmaantua terävä kipu ja kemiallinen palovamma. Fluorivetyhappo on erittäin haitallista ympäristölle.
Suolahappo
HCl on vetykloridi ja vahva happo. Kloorivety säilyttää vahvojen happojen ryhmään kuuluvien happojen ominaisuudet. Ulkonäöltään happo on läpinäkyvää ja väritöntä, mutta savuaa ilmassa. Kloorivetyä käytetään laajalti metallurgiassa ja elintarviketeollisuudessa.
Tämä happo aiheuttaa kemiallisia palovammoja, mutta se on erityisen vaarallista, jos se joutuu silmiin.
Fosforihappo
Fosforihappo (H 3 PO 4) on ominaisuuksiltaan heikko happo. Mutta myös heikoilla hapoilla voi olla vahvojen ominaisuuksien ominaisuuksia. Esimerkiksi H 3 PO 4:ää käytetään teollisuudessa raudan talteenottoon ruosteesta. Lisäksi fosforihappoa (tai fosforihappoa) käytetään laajasti maataloudessa - siitä valmistetaan monenlaisia lannoitteita.
Happojen ominaisuudet ovat hyvin samankaltaisia - melkein jokainen niistä on erittäin haitallinen ihmiskeholle, H 3 PO 4 ei ole poikkeus. Esimerkiksi tämä happo aiheuttaa myös vakavia kemiallisia palovammoja, nenäverenvuotoa ja hampaiden reikiintymistä.
Hiilihappo
H2CO3 on heikko happo. Sitä saadaan liuottamalla CO 2 (hiilidioksidi) veteen (veteen). Hiilihappoa käytetään biologiassa ja biokemiassa.
Erilaisten happojen tiheys
Happojen tiheydellä on tärkeä paikka kemian teoreettisessa ja käytännön osassa. Tiheystiedon ansiosta on mahdollista määrittää hapon pitoisuus, ratkaista kemiallisia ongelmia ja lisätä oikea määrä happoa reaktion loppuunsaattamiseksi. Minkä tahansa hapon tiheys vaihtelee pitoisuuden mukaan. Esimerkiksi mitä suurempi pitoisuusprosentti on, sitä suurempi on tiheys.
Happojen yleiset ominaisuudet
Ehdottomasti kaikki hapot ovat (eli ne koostuvat useista jaksollisen järjestelmän elementeistä), kun taas niiden koostumuksessa on välttämättä H (vety). Seuraavaksi tarkastelemme, mitkä ovat yleisiä:
- Kaikki happea sisältävät hapot (jonka kaavassa O on läsnä) muodostavat vettä hajoamisen aikana, ja myös hapettomat hapot hajoavat yksinkertaisiksi aineiksi (esim. 2HF hajoaa F 2:ksi ja H 2:ksi).
- Hapettavat hapot ovat vuorovaikutuksessa kaikkien metallien aktiivisuussarjassa olevien metallien kanssa (vain H:n vasemmalla puolella olevien metallien kanssa).
- Ne ovat vuorovaikutuksessa erilaisten suolojen kanssa, mutta vain niiden kanssa, jotka muodostuivat vielä heikommalta haposta.
Fysikaalisten ominaisuuksiensa mukaan hapot eroavat jyrkästi toisistaan. Loppujen lopuksi niillä voi olla hajua, mutta niitä ei ole, ja ne voivat olla myös erilaisissa aggregaattitiloissa: nestemäisiä, kaasumaisia ja jopa kiinteitä. Kiinteät hapot ovat erittäin mielenkiintoisia tutkittavaksi. Esimerkkejä tällaisista hapoista: C2H204 ja H3BO3.
Keskittyminen
Pitoisuus on määrä, joka määrittää minkä tahansa liuoksen kvantitatiivisen koostumuksen. Esimerkiksi kemistien on usein määritettävä, kuinka paljon puhdasta rikkihappoa on laimeassa H 2 SO 4 -hapossa. Tätä varten he kaadetaan pieni määrä laimeaa happoa dekantterilasiin, punnitaan ja määritetään pitoisuus tiheystaulukosta. Happojen pitoisuus liittyy läheisesti tiheyteen, usein pitoisuuden määrittämiseksi on laskentatehtäviä, joissa on määritettävä puhtaan hapon prosenttiosuus liuoksessa.
Kaikkien happojen luokitus H-atomien lukumäärän mukaan niiden kemiallisessa kaavassa
Yksi suosituimmista luokitteluista on kaikkien happojen jako yksiemäksisiin, kaksiemäksisiin ja vastaavasti kolmiemäksisiin happoihin. Esimerkkejä yksiemäksisistä hapoista: HNO 3 (typpihappo), HCl (kloorivetyhappo), HF (fluorivety) ja muut. Näitä happoja kutsutaan yksiemäksisiksi, koska niiden koostumuksessa on vain yksi H-atomi.Tällaisia happoja on monia, kaikkia on mahdotonta muistaa. Sinun tarvitsee vain muistaa, että hapot luokitellaan myös niiden koostumuksessa olevien H-atomien lukumäärän mukaan. Kaksiemäksiset hapot määritellään samalla tavalla. Esimerkkejä: H2SO4 (rikki), H2S (rikkivety), H2CO3 (hiili) ja muut. Kolmiemäksinen: H3PO4 (fosfori).
Happojen perusluokitus
Yksi suosituimmista happojen luokitteluista on niiden jako happea sisältäviin ja hapettomiin happoihin. Kuinka muistaa tietämättä aineen kemiallista kaavaa, että se on happea sisältävä happo?
Kaikista koostumuksen hapettomista hapoista puuttuu tärkeä alkuaine O - happi, mutta koostumuksessa on H. Siksi niiden nimeen liittyy aina sana "vety". HCl on H2S-vetysulfidi.
Mutta jopa happoa sisältävien happojen nimillä voit kirjoittaa kaavan. Esimerkiksi jos O-atomien määrä aineessa on 4 tai 3, niin nimeen lisätään aina loppuliite -n- sekä pääte -aya-:
- H2S04 - rikkihappo (atomien lukumäärä - 4);
- H 2 SiO 3 - pii (atomien lukumäärä - 3).
Jos aineessa on vähemmän kuin kolme happiatomia tai kolme, käytetään nimessä päätettä -ist-:
- HNO 2 - typpipitoinen;
- H 2SO 3 - rikkipitoinen.
Yleiset ominaisuudet
Kaikki hapot maistuvat happamalta ja usein hieman metallisilta. Mutta on muitakin samanlaisia ominaisuuksia, joita tarkastelemme nyt.
On aineita, joita kutsutaan indikaattoreiksi. Indikaattorit muuttavat väriään tai väri pysyy, mutta sen sävy muuttuu. Tämä tapahtuu, kun jotkin muut aineet, kuten hapot, vaikuttavat indikaattoreihin.
Esimerkki värinmuutoksesta on sellainen monelle tuttu tuote, kuten tee ja sitruunahappo. Kun sitruunaa heitetään teehen, tee alkaa vähitellen vaalentaa huomattavasti. Tämä johtuu siitä, että sitruuna sisältää sitruunahappoa.
Muitakin esimerkkejä löytyy. Lakmus, joka neutraalissa väliaineessa on lilanvärinen, muuttuu punaiseksi, kun siihen lisätään suolahappoa.
Kun sarjassa on jännitteitä vetyyn asti, vapautuu kaasukuplia - H. Kuitenkin, jos metalli, joka on jännityssarjassa H:n jälkeen, laitetaan koeputkeen hapon kanssa, reaktiota ei tapahdu, kaasun kehittymistä ei tapahdu. . Joten kupari, hopea, elohopea, platina ja kulta eivät reagoi happojen kanssa.
Tässä artikkelissa tarkastelimme tunnetuimpia kemiallisia happoja sekä niiden pääominaisuuksia ja eroja.
7. Hapot. Suola. Epäorgaanisten aineiden luokkien välinen suhde
7.1. hapot
Hapot ovat elektrolyyttejä, joiden hajoamisen aikana muodostuu vain vetykationeja H + positiivisesti varautuneina ioneina (tarkemmin hydroniumionit H 3 O +).
Toinen määritelmä: hapot ovat monimutkaisia aineita, jotka koostuvat vetyatomista ja happotähteistä (taulukko 7.1).
Taulukko 7.1
Joidenkin happojen, happojäämien ja suolojen kaavat ja nimet
Happokaava | Hapon nimi | Happojäännös (anioni) | Suolojen nimi (keskikokoinen) |
---|---|---|---|
HF | fluorivety (fluorivety) | F- | Fluorit |
HCl | Kloorivety (kloorivety) | Cl- | kloridit |
HBr | Hydrobromi | Br- | Bromidit |
MOI | Hydrojodinen | minä- | jodidit |
H2S | Rikkivety | S2− | Sulfidit |
H2SO3 | rikkipitoinen | SO 3 2 - | Sulfiitit |
H2SO4 | rikkipitoinen | SO 4 2 - | sulfaatit |
HNO 2 | typpipitoinen | NO 2 - | Nitriitit |
HNO3 | Typpi | NO 3 - | Nitraatit |
H2SiO3 | Pii | SiO 3 2 - | silikaatit |
HPO 3 | Metafosforinen | PO 3 - | Metafosfaatit |
H3PO4 | ortofosfori | PO 4 3 - | Ortofosfaatit (fosfaatit) |
H4P2O7 | Pyrofosfori (kaksifosfori) | P 2 O 7 4 - | Pyrofosfaatit (difosfaatit) |
HMnO 4 | mangaani | MnO 4 - | Permanganaatit |
H2Cr04 | Kromi | CrO 4 2 - | Kromatit |
H2Cr2O7 | dichrome | Cr 2 O 7 2 - | Dikromaatit (bikromaatit) |
H 2 SeO 4 | Seleeni | SeO 4 2 - | Selenaatit |
H3BO3 | Bornaya | BO 3 3 - | Ortoboraatit |
HClO | hypokloorinen | ClO- | Hypokloriitit |
HClO 2 | Kloridi | ClO 2 - | Kloriitit |
HClO 3 | Kloori | ClO 3 - | Kloraatit |
HClO 4 | Kloori | ClO 4 - | Perkloraatit |
H2CO3 | Hiili | CO 3 3 - | Karbonaatit |
CH3COOH | Etikka | CH 3 COO − | Asetaatit |
HCOOH | Muurahainen | HCOO- | Formaatit |
Normaaleissa olosuhteissa hapot voivat olla kiinteitä aineita (H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3) ja nesteitä (HNO 3, H 2 SO 4, CH 3 COOH). Nämä hapot voivat esiintyä sekä yksittäisinä (100 % muodossa) että laimennettuina ja väkevöityinä liuoksina. Esimerkiksi H2S04, HNO3, H3PO4, CH3COOH tunnetaan sekä yksittäin että liuoksina.
Useita happoja tunnetaan vain liuoksissa. Nämä ovat kaikki halogeenivetyhappo (HCl, HBr, HI), rikkivety H 2 S, syaanivety (HCN), kivihiili H 2 CO 3, rikkipitoinen H 2 SO 3 -happo, jotka ovat kaasuliuoksia vedessä. Esimerkiksi kloorivetyhappo on HCl:n ja H 2 O:n seos, kivihiili on CO 2:n ja H 2 O:n seos. On selvää, että ilmaisun "kloorivetyhappoliuos" käyttö on väärin.
Useimmat hapot liukenevat veteen, piihappo H 2 SiO 3 on liukenematonta. Suurimmalla osalla hapoista on molekyylirakenne. Esimerkkejä happojen rakennekaavoista:
Useimmissa happea sisältävissä happomolekyyleissä kaikki vetyatomit ovat sitoutuneet happeen. Mutta poikkeuksiakin löytyy:
Hapot luokitellaan useiden ominaisuuksien mukaan (taulukko 7.2).
Taulukko 7.2
Happoluokitus
Luokituksen merkki | Happotyyppi | Esimerkkejä |
---|---|---|
Happomolekyylin täydellisen dissosioitumisen aikana muodostuneiden vetyionien lukumäärä | Yksiemäksinen | HCl, HNO3, CH3COOH |
Kaksiemäksinen | H2SO4, H2S, H2CO3 | |
Tribasic | H3PO4, H3AsO4 | |
Happiatomin läsnäolo tai puuttuminen molekyylissä | Happea sisältävät (happohydroksidit, oksohapot) | HNO2, H2SiO3, H2SO4 |
Anoksinen | HF, H2S, HCN | |
Dissosiaatioaste (voimakkuus) | Vahva (täysin dissosioitunut, vahvat elektrolyytit) | HCl, HBr, HI, H 2 SO 4 (diff), HNO 3, HClO 3, HClO 4, HMnO 4, H 2 Cr 2 O 7 |
Heikko (osittain dissosioitunut, heikot elektrolyytit) | HF, HNO 2, H 2 SO 3, HCOOH, CH 3 COOH, H 2 SiO 3, H 2 S, HCN, H 3 PO 4, H 3 PO 3, HClO, HClO 2, H 2 CO 3, H 3 BO 3, H2SO4 (kons.) | |
Hapettavat ominaisuudet | H+-ioneista johtuvat hapettavat aineet (ehdollisesti ei-hapettavat hapot) | HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (diff), H 3 PO 4, CH 3 COOH |
Anionista johtuvat hapettavat aineet (hapettavat hapot) | HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (kons.), H 2 Cr 2 O 7 | |
Anioneja vähentävät aineet | HCl, HBr, HI, H2S (mutta ei HF) | |
Lämpöstabiilisuus | Esiintyy vain ratkaisuissa | H 2CO 3, H 2 SO 3, HClO, HClO 2 |
Hajoaa helposti kuumennettaessa | H2SO3, HNO3, H2SiO3 | |
Lämpöstabiili | H2S04 (kons.), H3PO4 |
Kaikki happojen yleiset kemialliset ominaisuudet johtuvat siitä, että niiden vesiliuoksissa on ylimäärä vetykationeja H + (H 3 O +).
1. H + -ionien ylimäärän vuoksi happojen vesiliuokset muuttavat violetin ja metyylioranssin lakmuksen värin punaiseksi (fenolftaleiini ei muuta väriä, pysyy värittömänä). Heikon hiilihapon vesiliuoksessa lakmus ei ole punainen, vaan vaaleanpunainen; liuos erittäin heikon piihapon sakan päällä ei muuta indikaattoreiden väriä ollenkaan.
2. Hapot ovat vuorovaikutuksessa emäksisten oksidien, emästen ja amfoteeristen hydroksidien, ammoniakkihydraatin kanssa (katso luku 6).
Esimerkki 7.1. Suorittaaksesi muunnos BaO → BaSO 4, voit käyttää: a) SO 2; b) H2S04; c) Na2S04; d) SO3.
Päätös. Muunnos voidaan suorittaa käyttämällä H2SO4:a:
BaO + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + H 2 O
BaO + SO 3 = BaSO 4
Na 2SO 4 ei reagoi BaO:n kanssa, ja BaO:n reaktiossa SO 2:n kanssa muodostuu bariumsulfiittia:
BaO + SO 2 = BaSO 3
Vastaus: 3).
3. Hapot reagoivat ammoniakin ja sen vesiliuosten kanssa muodostaen ammoniumsuoloja:
HCl + NH3 \u003d NH4Cl - ammoniumkloridi;
H2SO4 + 2NH3 = (NH4)2SO4-ammoniumsulfaatti.
4. Ei-hapettavat hapot, joissa muodostuu suolaa ja vapautuvat vetyä, reagoivat aktiivisuusrivillä olevien metallien kanssa vedyksi:
H 2 SO 4 (diff) + Fe = FeSO 4 + H 2
2HCl + Zn \u003d ZnCl 2 \u003d H 2
Hapettavien happojen (HNO 3 , H 2 SO 4 (conc)) vuorovaikutus metallien kanssa on hyvin spesifistä ja se otetaan huomioon alkuaineiden ja niiden yhdisteiden kemian tutkimuksessa.
5. Hapot ovat vuorovaikutuksessa suolojen kanssa. Reaktiolla on useita ominaisuuksia:
a) Useimmissa tapauksissa, kun vahvempi happo reagoi heikomman hapon suolan kanssa, muodostuu heikon hapon suola ja heikko happo tai, kuten sanotaan, vahvempi happo syrjäyttää heikomman. Happojen lujuuden alenemisen sarja näyttää tältä:
Esimerkkejä jatkuvista reaktioista:
2HCl + Na 2 CO 3 \u003d 2NaCl + H 2 O + CO 2
H 2 CO 3 + Na 2 SiO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓
2CH 3 COOH + K 2 CO 3 \u003d 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2
3H 2 SO 4 + 2 K 3 PO 4 = 3 K 2 SO 4 + 2 H 3 PO 4
Älä ole vuorovaikutuksessa keskenään, esimerkiksi KCl ja H 2 SO 4 (diff), NaNO 3 ja H 2 SO 4 (diff), K 2 SO 4 ja HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 ja H2C03, CH3COOK ja H2C03;
b) joissakin tapauksissa heikompi happo syrjäyttää suolasta vahvemman:
CuSO 4 + H 2 S \u003d CuS ↓ + H 2 SO 4
3AgNO 3 (razb) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3.
Tällaiset reaktiot ovat mahdollisia, kun tuloksena olevien suolojen sakat eivät liukene tuloksena oleviin laimeisiin vahvoihin happoihin (H2S04 ja HNO3);
c) jos muodostuu vahvoihin happoihin liukenemattomia saostumia, reaktio vahvan hapon ja toisen vahvan hapon muodostaman suolan välillä on mahdollinen:
BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 ↓ + 2HCl
Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
Esimerkki 7.2. Ilmoittakaa sarjat, joissa on annettu H 2 SO 4:n kanssa reagoivien aineiden kaavat (ero).
1) Zn, A1203, KCI (p-p); 3) NaNO3 (p-p), Na2S, NaF 2) Cu(OH)2, K2C03, Ag; 4) Na2S03, Mg, Zn(OH)2.
Päätös. Kaikki sarjan 4 aineet ovat vuorovaikutuksessa H2SO4:n (razb) kanssa:
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2
Mg + H2SO4 \u003d MgSO 4 + H2
Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2H2O
Rivillä 1) reaktio KCl:n (p-p) kanssa ei ole mahdollista, rivillä 2) - Ag:lla, rivillä 3) - NaNO 3:lla (p-p).
Vastaus: 4).
6. Väkevä rikkihappo käyttäytyy hyvin spesifisesti reaktioissa suolojen kanssa. Se on haihtumaton ja termisesti stabiili happo, joten se syrjäyttää kaikki vahvat hapot kiinteistä (!) suoloista, koska ne ovat haihtuvampia kuin H 2 SO 4 (kons.):
KCl (tv) + H2S04 (väk.) KHS04 + HCl
2KCl (tv) + H 2 SO 4 (kons.) K 2 SO 4 + 2HCl
Vahvojen happojen muodostamat suolat (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4) reagoivat vain väkevän rikkihapon kanssa ja vain kiinteässä tilassa
Esimerkki 7.3. Väkevä rikkihappo, toisin kuin laimea rikkihappo, reagoi:
3) KNO 3 (TV);
Päätös. Molemmat hapot reagoivat KF:n, Na 2 CO 3:n ja Na 3 PO 4:n kanssa, ja vain H 2 SO 4 (kons.) reagoi KNO 3:n (tv) kanssa.
Vastaus: 3).
Menetelmät happojen saamiseksi ovat hyvin erilaisia.
Anoksiset hapot vastaanottaa:
- liuottamalla vastaavat kaasut veteen:
HCl (g) + H 2 O (g) → HCl (p-p)
H 2 S (g) + H 2 O (g) → H 2 S (liuos)
- suoloista syrjäyttämällä vahvemmilla tai vähemmän haihtuvilla hapoilla:
FeS + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2S
KCl (tv) + H 2 SO 4 (kont.) = KHS04 + HCl
Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3
hapetetut hapot vastaanottaa:
- liuottamalla vastaavat happooksidit veteen, samalla kun happoa muodostavan alkuaineen hapetusaste oksidissa ja hapossa pysyy samana (NO 2 on poikkeus):
N 2 O 5 + H 2 O \u003d 2HNO 3
SO 3 + H 2 O \u003d H 2 SO 4
P2O5 + 3H2O2H3PO4
- ei-metallien hapetus hapettavilla hapoilla:
S + 6HNO 3 (väk.) = H2SO4 + 6NO2 + 2H2O
- syrjäyttämällä vahva happo toisen vahvan hapon suolasta (jos muodostuu sakka, joka ei liukene tuloksena oleviin happoihin):
Ba (NO 3) 2 + H 2 SO 4 (razb) \u003d BaSO 4 ↓ + 2HNO 3
AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3
- haihtuvan hapon korvaaminen suoloistaan vähemmän haihtuvalla hapolla.
Tätä tarkoitusta varten käytetään useimmiten haihtumatonta lämpöstabiilia väkevää rikkihappoa:
NaNO 3 (tv) + H 2 SO 4 (kons.) NaHSO 4 + HNO 3
KClO 4 (tv) + H 2 SO 4 (kons.) KHSO 4 + HClO 4
- syrjäyttämällä heikomman hapon suoloistaan vahvemmalla hapolla:
Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4
NaNO 2 + HCl = NaCl + HNO 2
K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓