Przeczytaj

bg‑red

Wzór ogólny kwasów nieorganicznych

Kwasy nieorganiczne możemy podzielić na kwasy beztlenowe i tlenowe, a ich wzór ogólny przedstawia się następująco:

R1aTR5V5WstTk1

Ilustracja przedstawia wzór ogólny kwasów nieorganicznych: H n R . Legenda: N to liczba atomów wodoru; R - reszta kwasowa. — Wzór ogólny kwasów nieorganicznych
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑red

Wzór ogólny kwasów karboksylowych

Kwasy karboksylowe to związki organiczne. Ze względu na liczbę atomów węgla w cząsteczce można wyróżnić kwasy karboksylowe i wyższe kwasy karboksylowe, tzw. kwasy tłuszczowe. Wzór ogólny kwasów karboksylowych:

RjWReOKPD1sTs1

Ilustracja przedstawia wzór ogólny kwasów karboksylowych: R-COOH, Ar-COOH. Legenda: COOH - grupa karboksylowa; R - alifatyczna reszta węglowodorowa; Ar - aromatyczna reszta węglowodorowa. — Wzór ogólny kwasów karboksylowych
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑red

Dysocjacja elektrolityczna

Doświadczenie nr 1

Polecenie 1

Przeanalizuj doświadczenie nr 1 i zastanów się, jakie mogą być obserwacje i wnioski.

RcEXWzGTz4IEW

RTZuH0eNL88Hp1

Na ilustracji jest prosty obwód prądu elektrycznego. W zlewce znajduje się przezroczysty roztwór, w którym zanurzone są elektrody połączone z baterią i z żarówką. Żarówka świeci. Obok obwodu stoi szklane naczynie z roztworem kwasu etanowego. — Ilustracja do doświadczenia nr 1. Żarówka zapala się, ponieważ CH₃COOH przewodzi prąd elektryczny.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RgYDEJPTDT8Qu1

Reakcje:

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

{CH}_{3} COOH + H_{2} O ⇄ {CH}_{3} {COO}^{-} + H_{3} O^{+}

Doświadczenie nr 2

Polecenie 2

Przeanalizuj doświadczenie nr 2 i zastanów się, jakie mogą być obserwacje i wnioski.

R1CNp3qzcc5Wu

Rv8pshdlDU3xG1

Na ilustracji są dwie probówki. W probówce numer 1 znajduje się HCl. Ma kolor czerwony. W probówce numer 2 znajduje się kwas octowy. Ma kolor czerwony. — Ilustracja do doświadczenia nr 2. Barwa w probówkach zmienia się z fioletowej na czerwoną.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwasy nieorganiczne dzielimy na mocne i słabe elektrolity. Równania dysocjacji elektrolitycznejdysocjacja elektrolityczna (jonowa)dysocjacji elektrolitycznej kwasów nieorganicznych jednoprotonowych:

mocny elektrolit : HCl + H_{2} O \to {Cl}^{-} + H_{3} O^{+}

słaby elektrolit : {HNO}_{2} + H_{2} O ⇄ {NO}_{2}^{-} + H_{3} O^{+}

Z kolei kwasy nieorganiczne wieloprotonowekwas wieloprotonowywieloprotonowe ulegają dysocjacji stopniowej,dysocjacja stopniowa (etapowa)dysocjacji stopniowej, co ukazują poniższe równania dysocjacji:

H_{3} {PO}_{4} + H_{2} O ⇄ H_{2} {PO}_{4}^{-} + H_{3} O^{+}

H_{2} {PO}_{4}^{-} + H_{2} O ⇄ {HPO}_{4}^{2 -} + H_{3} O^{+}

{HPO}_{4}^{2 -} + H_{2} O ⇄ {HPO}_{4}^{3 -} + H_{3} O^{+}

Kwasy karboksylowe to słabe elektrolity. Równania dysocjacji elektrolitycznej wybranych kwasów monokarboksylowychkwas monokarboksylowykwasów monokarboksylowych:

HCOOH + H_{2} O ⇄ {HCOO}^{-} + H_{3} O^{+}

{CH}_{3} COOH + H_{2} O ⇄ {CH}_{3} {COO}^{-} + H_{3} O^{+}

Kwasy polikarboksylowekwas polikarboksylowyKwasy polikarboksylowe ulegają dysocjacji stopniowej. Równanie dysocjacji elektrolitycznej kwasu szczawiowego (etanodiowego):

HOOC - COOH + H_{2} O ⇄ HOOC - {COO}^{-} + H_{3} O^{+}

HOOC - {COO}^{-} + H_{2} O ⇄ ({COO}^{-})_{2} + H_{3} O^{+}

Należy podkreślić, że nie wszystkie kwasy karboksylowe rozpuszczają się w wodzie i ulegają dysocjacji elektrolitycznej. Takim przykładem są kwasy tłuszczowe.

bg‑red

Reakcja z metalami

Doświadczenie nr 3

Polecenie 3

Przeanalizuj doświadczenie nr 3 i zastanów się, jakie mogą być obserwacje i wnioski.

R18Ybzg9OREWV

Rtoa7xmvfYnAS

Na ilustracji znajdują się dwie probówki umieszczone w statywach. W probówce numer 1 znajdują się wiórki magnezu i HCl. Z probówki wydziela się gaz. W probówce numer 2 z identyczną zawartością, jak w probówce numer 1, nad wylotem znajduje się zapalone łuczywo. — Ilustracja do doświadczenia nr 3. Po dodaniu wiórek magnezu do HCl wydziela się bezbarwny gaz, który zapala się z charakterystycznym dźwiękiem.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RIViCumJfv0Fh

Na ilustracji znajdują się dwie probówki umieszczone w statywach. W probówce numer 1 znajdują się wiórki magnezu i kwas octowy. Z probówki wydziela się gaz. W probówce numer 2 z identyczną zawartością, jak w probówce numer 1, nad wylotem znajduje się zapalone łuczywo. — Ilustracja do doświadczenia nr 3. Po dodaniu wiórek magnezu do CH₃COOH wydziela się bezbarwny gaz, który zapala się z charakterystycznym dźwiękiem.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Równanie reakcji możemy opisać w sposób ogólny:

kwas + aktywny metal \to sól + wodór ↑

Kwasy nieorganiczne energicznie reagują z aktywnymi metalami, a w wyniku reakcji powstaje wodór.

zapis cząsteczkowy:

2 HCl + Mg \to {MgCl}_{2} + H_{2}

zapis jonowy skrócony:

2 H_{3} O^{+} + Mg \to {Mg}^{2 +} + H_{2} + 2 H_{2} O

Kwasy karboksylowe, które są rozpuszczalne w wodzie, reagują z aktywnymi metalami, w wyniku czego powstaje wodór.

zapis cząsteczkowy:

Mg + 2 {CH}_{3} COOH \to ({CH}_{3} COO)_{2} Mg + H_{2} ↑

zapis jonowy skrócony:

Mg + 2 H_{3} O^{+} \to {Mg}^{2 +} + H_{2} + 2 H_{2} O

bg‑red

Reakcja z tlenkami metali

Doświadczenie nr 4

Polecenie 4

Przeanalizuj doświadczenie nr 4 i zastanów się, jakie mogą być obserwacje i wnioski.

R9J883umCnv7r

RJaClgPS0lTXe1

Na ilustracji są dwie probówki. W probówce numer 1 znajduje się HCl, zawartość probówki ma kolor czerwony. W probówce numer 2 znajduje się C H 3 C O O H , zawartość probówki ma kolor czerwony. — Ilustracja do doświadczenia nr 4. W probówkach pojawia się brunatnoczerwony kolor.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Równanie reakcji możemy opisać w sposób ogólny:

kwas + tlenek metalu \to sól + woda

Kwasy nieorganiczne reagują z tlenkami metali. W reakcji kwasu chlorowodorowego (kwasu solnego) z tlenkiem żelaza(III) powstaje chlorek żelaza(III) i woda.

zapis cząsteczkowy:

{Fe}_{2} O_{3} + 6 HCl \to 2 {FeCl}_{3} + 3 H_{2} O

zapis jonowy skrócony:

{Fe}_{2} O_{3} + 6 H_{3} O^{+} \to 2 {Fe}^{3 +} + 9 H_{2} O

Kwasy karboksylowe, które są rozpuszczalne w wodzie, reagują z tlenkami metali. W reakcji kwasu octowego (etanowego) z tlenkiem żelaza(III) powstaje octan (etanian) żelaza(III) i woda.

zapis cząsteczkowy:

{Fe}_{2} O_{3} + 6 {CH}_{3} COOH \to 2 ({CH}_{3} COO)_{3} Fe + 3 H_{2} O

{F e}_{2} O_{3} + 6 H_{3} O^{+} \to 2 {F e}^{3 +} + 9 H_{2} O

bg‑red

Reakcja z wodorotlenkami metali

Doświadczenie nr 5

Polecenie 5

Przeanalizuj doświadczenie nr 5 i zastanów się, jakie mogą być obserwacje i wnioski.

RNJKnl6CjSowq

RaEbbe2vOc0Jf

Na ilustracji trzy stojące obok siebie kolby Erlenmeyera. Pomiędzy nimi strzałki w prawo. W pierwszej kolbie znajduje się NaOH + fenoloftaleina, roztwór ma malinowe zabarwienie. Dodano HCl. W drugiej probówce roztwór częściowo odbarwiony. W trzeciej roztwór jest już bezbarwny. — Ilustracja do doświadczenia nr 5. Malinowy kolor się odbarwia pod wpływem HCl.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ri2fuFaqgq0R0

Równanie reakcji możemy opisać w sposób ogólny:

kwas + wodorotlenek \to sól + woda

W reakcji kwasu chlorowodorowego (kwasu solnego) z wodorotlenkiem sodu powstaje chlorek sodu i woda.

zapis cząsteczkowy:

NaOH + HCl \to NaCl + H_{2} O

zapis jonowy skrócony:

{OH}^{-} + H_{3} O^{+} \to 2 H_{2} O

W reakcji kwasu octowego (etanowego) z wodorotlenkiem sodu powstaje octan (etanian) sodu i woda.

zapis cząsteczkowy:

NaOH + {CH}_{3} COOH \to {CH}_{3} COONa + H_{2} O

zapis jonowy skrócony:

{OH}^{-} + H_{3} O^{+} \to 2 H_{2} O

bg‑red

Reakcja z solami słabszych kwasów

Doświadczenie nr 6

Polecenie 6

Przeanalizuj doświadczenie nr 6 i zastanów się, jakie mogą być obserwacje i wnioski.

R1WpZMlGITHsM

RPXTfawAedkYj1

Na ilustracji są dwie probówki. Każda z nich jest połączona rurką ze zlewką. Probówki są zamknięte korkiem i połączone ze zlewkami rurkami odprowadzającymi. W probówce numer 1 znajduje się C a C O 3 + C H 3 C O O H . W probówce numer 2 znajduje się C a C O 3 + H C l . W zlewkach jest woda wapienna. — Ilustracja do doświadczenia nr 6. W obu przypadkach wydziela się gaz.
Źródło: GroMar sp.z.o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Równanie reakcji możemy opisać w sposób ogólny:

kwas + sól słabszego kwasu \to sól mocniejszego kwasu + słaby kwas

W reakcji kwasu chlorowodorowego (kwasu solnego) z węglanem wapnia powstaje chlorek wapnia, tlenek węgla(IV) i woda.

zapis cząsteczkowy:

{CaCO}_{3} + 2 HCl \to {CaCl}_{2} + H_{2} O + {CO}_{2} ↑

zapis jonowy skrócony:

C a C O_{3} + 2 H_{3} O^{+} \to C a^{2 +} + 3 H_{2} O + C O_{2} ↑

W reakcji kwasu octowego (etanowego) z węglanem wapnia powstaje octan (etanian) wapnia, tlenek węgla(IV) i woda.

zapis cząsteczkowy:

{CaCO}_{3} + 2 {CH}_{3} COOH \to ({CH}_{3} COO)_{2} Ca + H_{2} O + {CO}_{2} ↑

zapis jonowy skrócony:

{C a C O}_{3} + 2 H_{3} O^{+} \to {C a}^{2 +} + 3 H_{2} O + {C O}_{2} ↑

Mętnienie wody wapiennejwoda wapiennawody wapiennej świadczy o powstaniu węglanu wapnia.

{CO}_{2} + Ca (OH)_{2} \to {CaCO}_{3} ↓ + H_{2} O

bg‑red

Podsumowanie

słaby elektrolitsłaby elektrolitsłaby elektrolitsłaby elektrolitWśród kwasów nieorganicznych wyróżniamy mocnemocny elektrolitmocne i słabesłaby elektrolitsłabe elektrolityelektrolit elektrolity. Jeśli mowa o kwasach karboksylowych, to są one słabymi elektrolitami.

Kwasy nieorganiczne i niektóre kwasy karboksylowe ulegają dysocjacji elektrolitycznej.

Podobne reakcje niektórych kwasów karboksylowych i kwasów nieorganicznych:
- reakcja z metalami;
- reakcja z tlenkami metali;
- reakcja z wodorotlenkami;
- reakcja z solami słabszych kwasów niż kwasy karboksylowe.

Słownik

dysocjacja elektrolityczna (jonowa)

rozpad substancji na jony pod wpływem rozpuszczalnika (najczęściej wody)

dysocjacja stopniowa (etapowa)

dysocjacja zachodząca na więcej niż jednym etapie. Na każdym etapie wydajność dysocjacji jest inna. Wydajność kolejnych dysocjacji jest coraz mniejsza. Przykładem substancji dysocjującej stopniowo jest kwas ortofosforowy(V) – $H_{3} {PO}_{4}$

kwas jednoprotonowy

kwas posiadający jeden atom wodoru, który jest zdolny do „oderwania się” od cząsteczki substancji podczas dysocjacji elektrolitycznej

kwas wieloprotonowy

kwas, który zawiera więcej niż jeden atom wodoru. Atomy wodoru są zdolne do „oderwania się” od cząsteczki substancji podczas dysocjacji elektrolitycznej. Kwasy wieloprotonowe dysocjują stopniowo

kwas monokarboksylowy

kwas organiczny zawierający jedną grupę karboksylową (kwas polikarboksylowy)

kwas polikarboksylowy

kwas organiczny zawierający więcej niż jedną grupę karboksylową

elektrolit

(gr. ḗlektron „bursztyn”, lytós „rozpuszczalny”) substancja, która ulega dysocjacji elektrolitycznej; jest zdolna do przewodzenia prądu elektrycznego

mocny elektrolit

substancja, która ulega całkowitej lub prawie całkowitej dysocjacji elektrolitycznej; do mocnych elektrolitów zaliczamy: większość soli, zasady, niektóre kwasy nieorganiczne np.: $HCl$ , $HBr$ , ${HNO}_{3}$ , $H_{2} {SO}_{4}$

słaby elektrolit

substancja, która w małym stopniu dysocjuje, jak np. kwas octowy ${CH}_{3} COOH$

woda wapienna

klarowny, nasycony, wodny roztwór wodorotlenku wapnia ${Ca(OH)}_{2}$

Bibliografia

Bobrański B., Chemia organiczna, Warszawa 1992.

Buczek I., Chrzanowski M, Dymara J., Persona A., Kowalik E., Kuśmierczyk K., Odrowąż E., Sobczak M., Sygniewicz J., Chemia. Rozszerzenie. Repetytorium matura, Warszawa 2014.

Czerwiński A., Czerwińska A., Jelińska- Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 1. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego, technikum, Warszawa 2002.

Czerwiński A., Czerwińska A., Jelińska- Kazimierczuk M., Kuśmierczyk K., Chemia 2. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego, technikum, Warszawa 2003.

Danikiewicz W., Chemia. Związki organiczne. Podręcznik do liceów i techników. Zakres rozszerzony, Warszawa 2016.

Lautenschläger K. H., Schröter W., Wanninger A., Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Litwin M., Styka – Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 2. Chemia organiczna. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego i technikum. Zakres rozszerzony, Warszawa 2016.

McMurry J., Chemia organiczna 4, Warszawa 2004.

McMurry J., Chemia organiczna 3, Warszawa 2003.

Pazdro K. M., Rola – Noworyta A., Chemia. Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów, Warszawa 2017.

Wprowadzenie

Grafika interaktywna

Wzór ogólny kwasów nieorganicznych

Wzór ogólny kwasów karboksylowych

Dysocjacja elektrolityczna

Doświadczenie nr 1

Doświadczenie nr 2

Reakcja z metalami

Doświadczenie nr 3

Reakcja z tlenkami metali

Doświadczenie nr 4

Reakcja z wodorotlenkami metali

Doświadczenie nr 5

Reakcja z solami słabszych kwasów

Doświadczenie nr 6

Podsumowanie

Słownik

Bibliografia