Przeczytaj

bg‑azure

Kwasy – definicja

Znanych jest kilka definicji oraz teorii kwasów. Kwasy wg Arhenniusa są substancjami, które w roztworze wodnym dysocjują na kation wodoru i anion reszty kwasowej. Kwasy według teorii Brønsteda–Lowry'ego to takie, które dostarczają proton. Istnieje jeszcze teoria kwasów wg Lewisa, która mówi o tym, że kwas jest akceptorem pary elektronowej.

Kwasy dzielimy na:

RuRyk8OR3ZFZK

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Kwasy beztlenowe to wodne roztwory wodorków niemetali z $16 .$ i $17 .$ grupy układu okresowego, np. $HCl$ .
Kwasy tlenowe to substancje chemiczne, zawierające w reszcie kwasowej atom niemetalu oraz atom tlenu (od $1$ do $6$ atomów tlenu), np. $H_{2} {SO}_{3}$ .

bg‑azure

Otrzymywanie kwasów

1. Kwasy tlenowe mogą tworzyć się w wyniku reakcji tlenków kwasowych z wodą, na przykład:

{SO}_{2} + H_{2} O ⇄ H_{2} {SO}_{3}

{SO}_{3} + H_{2} O ⇄ H_{2} {SO}_{4}

N_{2} O_{5} + H_{2} O ⇄ 2 {HNO}_{3}

2. Otrzymywanie kwasów beztlenowych przez rozpuszczenie niektórych wodorków niemetali w wodzie, na przykład:

{HCl}_{(g)} \overset{H_{2} O}{\to} {HCl}_{(aq)}

bg‑azure

Właściwości chemiczne kwasów

1. Wszystkie kwasy nieorganiczne w roztworze wodnym reagują z wodorotlenkami

kwas + wodorotlenek \to sól + woda

Polecenie 1

RXnoKeTqnvrkH

Ułóż równanie odpowiedniej reakcji chemicznej.

$H_{2} O$ , ${SO}_{3}$ , $H_{2}$ , ${Na}_{2}$ , ${Na}_{2}$ , ${Na}_{2}$ , $NaOH$

................ + $2$ ................ → ................ + $2$ ................

2. Reakcje wieloprotonowych kwasów z wodorotlenkami

W przypadku, gdy do reakcji użyto wieloprotonowego kwasu, mogą utworzyć się wodorosole. Wodorosole powstają w momencie, gdy użyto zbyt małej ilości wodorotlenku, np. reakcja wodorotlenku sodu z kwasem ortofosforanowym( $V$ ).

Etap $I$

Najpierw odszczepiony zostaje jeden proton z kwasu ortofosforanowego( $V$ ) i tworzy się diwodoroforsforan( $V$ ) sodu:

NaOH + H_{3} {PO}_{4} \to {NaH}_{2} {PO}_{4} + H_{2} O

Etap $II$

Na tym etapie odrywa się kolejny proton i tworzy się wodorofosforan( $V$ ) sodu:

NaOH + {NaH}_{2} {PO}_{4} \to {Na}_{2} {HPO}_{4} + H_{2} O

Etap $III$

Gdy już dostarczymy odpowiednią ilość wodorotlenku sodu, to ostatecznie zajdzie reakcja zobojętniania i powstanie tzw. sól obojętna.

NaOH + {Na}_{2} {HPO}_{4} \to {Na}_{3} {PO}_{4} + H_{2} O

3. Reakcja kwasów z wielowodorotlenkowymi zasadami

Przykładem jest reakcja wodorotlenku baru z kwasem jodowodorowym:

Ba {(OH)}_{2} + 2 HI \to {BaI}_{2} + 2 H_{2} O

Równanie reakcji w sposób jonowy pełny i skrócony:

{Ba}^{2 +} + 2 {OH}^{-} + 2 H_{3} O^{+} + 2 I^{-} \to {Ba}^{2 +} + 2 I^{-} + 4 H_{2} O

2 {OH}^{-} + 2 H_{3} O^{+} \to 4 H_{2} O

Powyższa reakcja przedstawia sytuację, w której użyto odpowiednią ilość kwasu i powstała obojętna sól. Wodorotlenek baru jest zasadą dwuwodorotlenową – jeśli użyjemy za małej ilości kwasu, to reakcja przebiegnie następująco:

Ba {(OH)}_{2} + HI \to BaI (OH) + H_{2} O

4. Reakcja tlenków z kwasami

Polecenie 2

R17LrzHFTBpB5

Problem naukowy: reakcja tlenków z kwasami.

Hipoteza: wybierz odpowiednią hipotezę.

Sprzęt i potrzebne odczynniki:
- probówki;
- palnik;
- drewniana łapa;
- roztwór kwasu chlorowodorowego;
- stały tlenek miedzi(II).

Przebieg doświadczenia:
Do probówki wlej ok. 10 cm³ kwasu chlorowodorowego. Wsyp niewielką ilość tlenku miedzi(II). Ogrzewaj probówkę w płomieniu palnika. Obserwuj zachodzące zmiany.

Wnioski:

Sprawdź, czy w formularzu odnotowałeś następujące uwagi:

R19367K42zibw

Na ilustracji jest probówka z roztworem HCl. W probówce umieszczono CuO ciało stałe. Probówka jest nad płomieniem palnika. Zawartość probówki jest szara. — Schemat doświadczenia.
Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Reakcja:

CuO + 2 HCl \to {CuCl}_{2} + H_{2} O

Zapis równania reakcji w formie jonowej skróconej:

CuO + 2 H_{3} O^{+} \to {Cu}^{2 +} + 3 H_{2} O

Wnioski Kwas chlorowodorowy reaguje z tlenkiem miedzi( $II$ ). W wyniku reakcji powstaje zdysocjowana sól (chlorek miedzi( $II$ )) i woda.

5. Reakcja kwasu z solą innego kwasu

W roztworze wodnym kwas reaguje z solą innego kwasu. Gdy mocny kwas reaguje z solą słabszego kwasu, to następuje reakcja wymiany podwójnejreakcje wymiany podwójnejreakcja wymiany podwójnej:

mocny kwas + sól kwasu słabszego \to słaby kwas + sól mocnego kwasu

np.:

2 HCl + {Na}_{2} {SiO}_{3} \to H_{2} {SiO}_{3} + 2 NaCl

6. Reakcje kwasów z hydroksosolami

Hydroksosole są produktami reakcji kwasu (w ilości poniżej stechiometrycznej) i wodorotlenku.

Mg {(OH)}_{2} + HCl \to MgCl (OH) + H_{2} O

Jeżeli na otrzymaną w powyższy sposób hydroksosól $Mg {(OH)}_{2}$ podziałamy kolejnym molem $HCl$ to powstanie sól obojętna.

hydroksosól + kwas \to sól obojętna + woda

Mg (OH) Cl + HCl \to {MgCl}_{2} + H_{2} O

7. Reakcje kwasów z metalami

Kwasy beztlenowe reagują z metalami aktywnymi, tworząc sól. Produktem ubocznym tej reakcji jest wodór. Natomiast z metalami nieaktywnymi reakcja nie zachodzi, np.:

Mg + 2 HCl \to {MgCl}_{2} + H_{2} ↑

Cu + HCl \to reakcja nie zachodzi

W przypadku niektórych metali np. glinu, chromu, żelaza oraz kobaltu pod wpływem stężonego kwasu utleniającego zachodzi zjawisko pasywacji. Dla przykładu glin reaguje ze stężonym kwasem azotowym( $V$ ) (zgodnie z równaniem reakcji zapisanym poniżej), tworząc powłokę tlenku glinu ${Al}_{2} O_{3}$ na powierzchni metalu. Poprzez pasywację kwas nie może reagować z metalem.

2 Al + 6 {HNO}_{3}_{(stęż .)} \to {Al}_{2} O_{3} + 6 {NO}_{2} ↑ + 3 H_{2} O

Uproszczony podział na metale aktywne i nieaktywne przedstawia szereg elektrochemiczny wybranych metali. W szeregu tym metale atkywne znajdują się powyżej, a metale nieaktywne poniżej wodoru.

Szereg elektrochemiczny metali

Elektroda	$E ° [V]$
$Li / {Li}^{+}$	$- 3,04$
$Ca / {Ca}^{2 +}$	$- 2,86$
$Mg / {Mg}^{2 +}$	$- 2,36$
$Al / {Al}^{3 +}$	$- 1,69$
$Mn / {Mn}^{2 +}$	$- 1,18$
$Zn / {Zn}^{2 +}$	$- 0,78$
$Cr / {Cr}^{3 +}$	$- 0,74$
$Fe / {Fe}^{2 +}$	$- 0,44$
$Cd / {Cd}^{2 +}$	$- 0,40$
$Co / {Co}^{2 +}$	$- 0,28$
$Ni / {Ni}^{2 +}$	$- 0,26$
$Sn / {Sn}^{2 +}$	$- 0,14$
$Pb / {Pb}^{2 +}$	$- 0,14$
$Fe / {Fe}^{3 +}$	$- 0,04$
$H_{2} / 2 H^{+}$	$0,00$
$Bi / {Bi}^{3 +}$	$+ 0,32$
$Cu / {Cu}^{2 +}$	$+ 0,34$
$Ag / {Ag}^{+}$	$+ 0,80$
$Hg / {Hg}^{2 +}$	$+ 0,85$
$Au / {Au}^{3 +}$	$+ 1,52$

Indeks dolny /Źródło: D. Witowski, Zbiór zadań otwartych wraz z odpowiedziami poziom podstawowy i rozszerzony $2002 — 2011$ , Oficyna Wydawnicza “Nowa Matura”, Łańcut $2011$ ./ Indeks dolny koniec

Polecenie 3

R4pd9EPqZavWf

Korzystając z szeregu elektrochemicznego metali, zapisz reakcję cynku oraz złota z kwasem chlorowodorowym.

Zn +

{ZnCl}_{2}

, 2.

{ZnCl}_{3}

, 3.

reakcja nie zachodzi

, 4.

2

, 5.

ZnO

, 6.

H_{2}

, 7.

3

, 8.

H_{2} O

HCl \to

{ZnCl}_{2}

, 2.

{ZnCl}_{3}

, 3.

reakcja nie zachodzi

, 4.

2

, 5.

ZnO

, 6.

H_{2}

, 7.

3

, 8.

H_{2} O

+ 1.

{ZnCl}_{2}

, 2.

{ZnCl}_{3}

, 3.

reakcja nie zachodzi

, 4.

2

, 5.

ZnO

, 6.

H_{2}

, 7.

3

, 8.

H_{2} O

Au + HCl \to

{ZnCl}_{2}

, 2.

{ZnCl}_{3}

, 3.

reakcja nie zachodzi

, 4.

2

, 5.

ZnO

, 6.

H_{2}

, 7.

3

, 8.

H_{2} O

Korzystając z szeregu elektrochemicznego metali, zapisz reakcję cynku oraz złota z kwasem chlorowodorowym.

$3$ , $H_{2} O$ , $reakcja nie zachodzi$ , $H_{2}$ , ${ZnCl}_{2}$ , ${ZnCl}_{3}$ , $2$ , $ZnO$

$Zn +$ ............................................ $HCl \to$ ............................................ + ............................................

$Au + HCl \to$ ............................................

8. Reakcje kwasów o właściwościach silnie utleniających z niektórymi metalami o dodatniej wartości potencjału

Metale szlachetne o dodatnich wartościach potencjałów standardowych (poza złotem i platyną) reagują z kwasami silnie utleniającymi:

Cu + 2 H_{2} {SO}_{4 (stęż.)} \to {CuSO}_{4} + {SO}_{2} ↑ + 2 H_{2} O

Jest to reakcja utlenienia‑redukcjireakcje utlenienia‑redukcjireakcja utlenienia‑redukcji. Atomy miedzi zmieniają stopień utlenienia z $0$ na $II$ , czyli miedź jest utleniona przez kwas siarkowy( $VI$ ), który redukuje się do tlenku siarki( $IV$ ).

Polecenie 4

ROZDS3Tb5pQLO

Słownik

sole

związki chemiczne, które składają się z kationów metali i anionów reszty kwasowej

tlenki

związki metali lub niemetali z tlenem; w związkach tych tlen występuje zawsze na $- II$ stopniu utlenienia

reakcje wymiany pojedynczej

reakcja, w której jeden reagent wymienia jakiś składnik z drugim, np.:

$AB + C \to AC + B$

reakcje wymiany podwójnej

reakcja, w której reagenty wymieniają się składnikami, np.:

$AB + CD \to AC + BD$

reakcje strąceniowe

reakcje chemiczne, w wyniku których powstają substancje trudno rozpuszczalne w wodzie

reakcje utlenienia‑redukcji

reakcje chemiczne, w wyniku których atomy pierwiastków zmieniają swoje stopnie utlenienia

Wprowadzenie

Gra edukacyjna

Kwasy – definicja

Otrzymywanie kwasów

Właściwości chemiczne kwasów

Słownik