Przeczytaj

bg‑green

Niemetale jako akceptory elektronów

Jeżeli zastanowimy się nad mechanizmem reakcji kwasów z innymi związkami, to zauważymy pewną zależność – jeśli dana substancja reaguje z kwasem, to dostarcza wówczas elektrony do jonów $H_{3} O^{+}$ , które powstają w wyniku dysocjacji kwasów. Na przykład:

Fe + 2 HCl \to {FeCl}_{2} + H_{2} ↑

Reakcję można zapisać również jonowo:

2 H_{3} O^{+} + 2 {Cl}^{-} \to {Fe}^{2 +} + 2 {Cl}^{-} + H_{2} ↑ + 2 H_{2} O

Jeżeli zapiszemy bilans elektronowy:

Fe \to {Fe}^{2 +} + 2 e^{-}

2 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} \to H_{2} ↑ + 2 H_{2} O

Takimi donorami elektronów w reakcjach z kwasami są przeważnie metale. NiemetaleniemetalNiemetale natomiast są przeważnie akceptorami elektronów, więc nie mogą ich oddać jonowi oksoniowemu. Dlatego na ogół nie reagują z rozcieńczonymi kwasami.

Jednak niektóre niemetale są wyjątkami i reagują ze stężonymi, silnie utleniającymi kwasamikwasy utleniająceutleniającymi kwasami, utleniając się do odpowiadającego im tlenku.

bg‑green

Stężony kwas siarkowy(VI)

Stężony kwas siarkowy(VI) ma silne właściwości utleniające. Oprócz wybranych metali szlachetnych reaguje również z niektórymi niemetalami (np. $P$ , $S$ , $C$ ), utleniając je do najwyższego możliwego dla nich stopnia utleniania (osiągają wtedy najwyższą z możliwych wartości).

R1E9kZamkuQdR1

Ćwiczenie 1

Dopasuj produkty do substratów (nie zastanawiaj się nad ilością reagentów).

H₂O, SO₂, H₃PO₄, SO₂

1. P₄ + H₂SO_{4_(stężony)} → ............ + H₂O + SO₂ $↑$
2. S₈ + H₂SO_{4_(stężony)} → ............ $↑$ + ............
3. C + H₂SO_{4_(stężony)} → ............ $↑$ + CO₂ $↑$ + H₂O

RlZ265TuDYLFJ1

Ćwiczenie 2

Uzgodnij poniższe równania (w kratkę wpisz odpowiednią cyfrę – mimo że normalnie nie wpisujemy cyfry 1 podczas uzgadniania równań reakcji stechiometrycznych, w tym wypadku też wpisz 1). Tu uzupełnij

P_{4} +

Tu uzupełnij

H_{2} {SO}_{4 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

H_{3} {PO}_{4} +

Tu uzupełnij

H_{2} O +

Tu uzupełnij

{SO}_{2} ↑

Tu uzupełnij

S_{8} +

Tu uzupełnij

H_{2} {SO}_{4 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

{SO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Tu uzupełnij

C +

Tu uzupełnij

H_{2} {SO}_{4 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

{SO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

{CO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Uzgodnij poniższe równania (w kratkę wpisz odpowiednią cyfrę – mimo że normalnie nie wpisujemy cyfry 1 podczas uzgadniania równań reakcji stechiometrycznych, w tym wypadku też wpisz 1).

............P₄ + ............H₂SO_{4_(stężony)} → ............ H₃PO₄ + ............H₂O + ............SO₂ $↑$
............S₈ + ............H₂SO_{4_(stężony)} → ............SO₂ $↑$ + ............H₂O
............C + ............H₂SO_{4_(stężony)} → ............SO₂ $↑$ + ............CO₂ $↑$ + ............H₂O

bg‑green

Stężony i rozcieńczony kwas azotowy(V) 1

R1eHRVXfUwgif1

Ćwiczenie 3

Dopasuj produkty do substratów (nie zastanawiaj się nad ilością reagentów).

S_{8} + 48 {HNO}_{3 (stężony)} \to

Możliwe odpowiedzi: 1.

{CO}_{2} + 4 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

, 2.

8 H_{2} {SO}_{4} + 48 {NO}_{2} ↑ + 16 H_{2} O

, 3.

3 {CO}_{2} + 4 NO ↑ + 2 H_{2} O

, 4.

4 H_{3} {PO}_{4} + 20 {NO}_{2} ↑ + 4 H_{2} O

, 5.

{HIO}_{3} + {NO}_{2} ↑ + H_{2} O

, 6.

{HIO}_{3} + NO ↑ + H_{2} O

C + 4 {HNO}_{3 (stężony)} \to

Możliwe odpowiedzi: 1.

{CO}_{2} + 4 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

, 2.

8 H_{2} {SO}_{4} + 48 {NO}_{2} ↑ + 16 H_{2} O

, 3.

3 {CO}_{2} + 4 NO ↑ + 2 H_{2} O

, 4.

4 H_{3} {PO}_{4} + 20 {NO}_{2} ↑ + 4 H_{2} O

, 5.

{HIO}_{3} + {NO}_{2} ↑ + H_{2} O

, 6.

{HIO}_{3} + NO ↑ + H_{2} O

P_{4} + 20 {HNO}_{3 (stężony)} \to

Możliwe odpowiedzi: 1.

{CO}_{2} + 4 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

, 2.

8 H_{2} {SO}_{4} + 48 {NO}_{2} ↑ + 16 H_{2} O

, 3.

3 {CO}_{2} + 4 NO ↑ + 2 H_{2} O

, 4.

4 H_{3} {PO}_{4} + 20 {NO}_{2} ↑ + 4 H_{2} O

, 5.

{HIO}_{3} + {NO}_{2} ↑ + H_{2} O

, 6.

{HIO}_{3} + NO ↑ + H_{2} O

I_{2} + {HNO}_{3 (stężony)} \to

Możliwe odpowiedzi: 1.

{CO}_{2} + 4 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

, 2.

8 H_{2} {SO}_{4} + 48 {NO}_{2} ↑ + 16 H_{2} O

, 3.

3 {CO}_{2} + 4 NO ↑ + 2 H_{2} O

, 4.

4 H_{3} {PO}_{4} + 20 {NO}_{2} ↑ + 4 H_{2} O

, 5.

{HIO}_{3} + {NO}_{2} ↑ + H_{2} O

, 6.

{HIO}_{3} + NO ↑ + H_{2} O

C + 4 {HNO}_{3 (rozcieńczony)} \to

Możliwe odpowiedzi: 1.

{CO}_{2} + 4 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

, 2.

8 H_{2} {SO}_{4} + 48 {NO}_{2} ↑ + 16 H_{2} O

, 3.

3 {CO}_{2} + 4 NO ↑ + 2 H_{2} O

, 4.

4 H_{3} {PO}_{4} + 20 {NO}_{2} ↑ + 4 H_{2} O

, 5.

{HIO}_{3} + {NO}_{2} ↑ + H_{2} O

, 6.

{HIO}_{3} + NO ↑ + H_{2} O

I_{2} + {HNO}_{3 (rozcieńczony)} \to

Możliwe odpowiedzi: 1.

{CO}_{2} + 4 {NO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

, 2.

8 H_{2} {SO}_{4} + 48 {NO}_{2} ↑ + 16 H_{2} O

, 3.

3 {CO}_{2} + 4 NO ↑ + 2 H_{2} O

, 4.

4 H_{3} {PO}_{4} + 20 {NO}_{2} ↑ + 4 H_{2} O

, 5.

{HIO}_{3} + {NO}_{2} ↑ + H_{2} O

, 6.

{HIO}_{3} + NO ↑ + H_{2} O

Dopasuj produkty do substratów (nie zastanawiaj się nad ilością reagentów).

HIO3 + NO2<math><mo>↑</mo></math> + H2O, 3 CO2 + 4 NO<math><mo>↑</mo></math> + 2 H2O, 4 H3PO4 + 20 NO2<math><mo>↑</mo></math> + 4 H2O, CO2 + 4 NO2<math><mo>↑</mo></math> + 2 H2O, 8 H2SO4 + 48 NO2<math><mo>↑</mo></math> + 16 H2O, HIO3 + NO<math><mo>↑</mo></math> + H2O

I₂ + HNO_{3_{(rozcieńczony)}} →
I₂ + HNO_{3_(stężony)} →
C + 4 HNO_{3_{(rozcieńczony)}} →
C + 4 HNO_{3_(stężony)} →
S₈ + 48 HNO_{3_(stężony)} →
P₄ + 20 HNO_{3_(stężony)} →

RWC0xnw4Axp1W1

Ćwiczenie 4

I_{2} +

Tu uzupełnij

{HNO}_{3 (rozcieńczony)} \to

Tu uzupełnij

{HIO}_{3} +

Tu uzupełnij

NO ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Tu uzupełnij

I_{2} +

Tu uzupełnij

{HNO}_{3 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

{HIO}_{3} +

Tu uzupełnij

{NO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Tu uzupełnij

C +

Tu uzupełnij

{HNO}_{3 (rozcieńczony)} \to

Tu uzupełnij

{CO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

NO ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Tu uzupełnij

C +

Tu uzupełnij

{HNO}_{3 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

{CO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

{NO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Tu uzupełnij

S +

Tu uzupełnij

{HNO}_{3 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

H_{2} {SO}_{4} +

Tu uzupełnij

{NO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Tu uzupełnij

S_{8} +

Tu uzupełnij

{HNO}_{3 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

H_{2} {SO}_{4} +

Tu uzupełnij

{NO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

Tu uzupełnij

P_{4} +

Tu uzupełnij

{HNO}_{3 (stężony)} \to

Tu uzupełnij

H_{3} {PO}_{4} +

Tu uzupełnij

{NO}_{2} ↑ +

Tu uzupełnij

H_{2} O

............I₂ + ............HNO_{3_{(rozcieńczony)}} → ............HIO₃ + ............NO $↑$ + ............H₂O
............I₂ + ............HNO_{3_(stężony)} → ............HIO₃ + ............NO₂ $↑$ + ............H₂O
............C + ............HNO_{3_{(rozcieńczony)}} → ............CO₂ $↑$ + ............NO $↑$ + ............H₂O
............C + ............HNO_{3_(stężony)} → ............CO₂ $↑$ + ............NO₂ $↑$ + ............H₂O
............S + ............HNO_{3_(stężony)} → ............H₂SO₄ + ............NO₂ $↑$ + ............H₂O
............S₈ + ............HNO_{3_(stężony)} → ............H₂SO₄ + ............NO₂ $↑$ + ............H₂O
............P₄ + ............HNO_{3_(stężony)} → ............H₃PO₄ + ............NO₂ $↑$ + ............H₂O

Reakcje kwasów o właściwościach silnie utleniających i niemetali nie są typowe, w dodatku zależą od warunków przebiegu reakcji. Jednak zadania dotyczące tego tematu często pojawiają się na maturze lub olimpiadach.

Kolejnym typem reakcji kwasów z niemetalami są reakcje kwasów beztlenowych z fluorowcami, np. chlor tworzy kwas chlorowodorowy z $HBr$ lub $HI$ , wypierając cięższy fluorowiec. Jest to związane ze wzrostem aktywności fluorowca w dół grupy.

{Cl}_{2} + 2 HBr \to 2 HCl + {Br}_{2}

{Cl}_{2} + 2 HI \to 2 HCl + I_{2}

Słownik

reszta kwasowa

nazwa fragmentu cząsteczki kwasu, który powstał po oderwaniu się od kwasu, w wyniku dysocjacji elektrolitycznej jednego lub więcej atomów wodoru

metal szlachetny

zwyczajowa nazwa metali odpornych chemicznie, do których zazwyczaj zalicza się platynowce (ruten, rod, pallad, osm, iryd i platynę) oraz dwa metale z grupy miedziowców: srebro i złoto, czasem także miedź, rtęć i ren

kwasy utleniające

kwasy, które mają silne właściwości utleniające, np. rozcieńczony i stężony ${HNO}_{3}$ , rozc. i stęż. ${HClO}_{4}$ , stęż. $H_{2} {SO}_{4}$

redukcja

część reakcji redoks; podczas reakcji redukcji atom (lub grupa atomów) przechodzi z wyższego stopnia utlenienia na niższy

roztwarzanie

reakcja chemiczna, która polega na przechodzeniu substancji stałej do roztworu

niemetal

pierwiastki chemiczne niewykazujące właściwości metalicznych

kwasy tlenowe

zawierają w swojej reszcie kwasowej tlen

kwasy beztlenowe

nie zawierają w swojej reszcie kwasowej tlenu

aktywny metal

w warunkach normalnych wypiera wodór z wody (litowce i berylowce poza berylem)

słabe kwasy

ulegają dysocjacji w mniejszym stopniu niż mocne kwasy, do kwasów słabych zaliczamy np.: ${HNO}_{2}$ , $H_{2} {SO}_{3}$ , $H_{2} {CO}_{3}$

mocne kwasy

całkowicie lub prawie całkowicie dysocjujące w wodnym roztworze, np.: $HCl$ , $HBr$ , $HI$ , ${HNO}_{3}$ , $H_{2} {SO}_{4}$ , ${HClO}_{4}$ , ${HMnO}_{4}$

Bibliografia

Atkins P. W., Jones L., Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2002, wyd. 5.

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – I

Niemetale jako akceptory elektronów

Stężony kwas siarkowy(VI)

Stężony i rozcieńczony kwas azotowy(V) 1

Słownik

Bibliografia