Кислоты и основания классы химических соединений. Обычно кислотами называют вещества, содержащие водород (HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH и т. д. ) и диссоциирующие в воде с образованием ионов Н+ (точнее, ионов гидроксония H3O+). Присутствие этих ионов обусловливает характерный острый вкус водных растворов кислот, а также их изменять окраску индикаторов химических. По числу отщепляющихся протонов различают кислоты одноосновные (например, азотная HNO3, соляная HCl, уксусная CH3COOH), двухосновные (серная H2SO4, угольная H2CO3), трехосновные (ортофосфорная H3PO4). Чем больше ионов гидроксония присутствует в водном растворе кислоты, т. е. чем выше степень диссоциации последней, тем кислота сильнее. Кислоты, полностью диссоциированные в разбавленных растворах, называют сильными. К слабым относятся кислоты с константой ионизации (характеризующей степень диссоциации кислоты в растворе, например, при 25? С) ниже 10-5 (уксусная 1,8×10-5, синильная 7,9×10-10). Диссоциация многоосновных кислот происходит в несколько ступеней, каждая из которых имеет свою константу ионизации. Например, константа ионизации H3PO4 на
Н+ и H2PO-4 7×10-3, H2PO4- на Н+ и HPO42- 8×10-8, HPO42- на Н+ и PO43- 4,8×10-13. Об органических кислотах см. также Карбоновые кислоты. Основаниями обычно называют вещества, содержащие гидроксильную группу OH [КОН, NaOH, Ca (OH)2 и др. ] и диссоциировать в водном растворе с образованием гидроксильных ионов OH-. Большинство оснований нерастворимо в воде. Растворимые в воде основания называют щелочами. Присутствием ионов OH- и объясняется характерный щелочной вкус растворов щелочей, а также их изменять окраску индикаторов. Основания с 1, 2, 3 гидроксильными группами называются соответственно одно-, двух-, трёхкислотными. Не полностью диссоциирующие при растворении в воде основания называются, как и кислоты, слабыми. К сильным основаниям относятся гидроокиси калия KOH, натрия NaOH, бария Ba (OH)3. О принципах установления названий К. и о. см. Номенклатура неорганических соединений.
- если число атомов элемента в одной части схемы реакции четное, а в другой нечетное, то перед формулой с нечетным числом атомов надо поставить коэффициент 2, а затем уравнивать число всех атомов.
- расстановку коэффициентов следует начинать с наиболее сложного по составу вещества и делать это в следующей последовательности:
сначала надо уравнять число атомов металлов, затем – кислотных остатков (атомов неметаллов), затем атомов водорода, и последним – атомов кислорода.
- если число атомов кислорода в левой и правой частях уравнения одинаково, то коэффициенты определены верно.
- после этого стрелку между частями уравнения можно заменить знаком равенства.
- коэффициенты в уравнении химической реакции не должны иметь общих делителей.
Пример. Составим уравнение химической реакции между гидроксидом железа (III) и серной кислотой с образованием сульфата железа (III).
1. Составим схему реакции:
Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O
2. Подберем коэффициенты к формулам веществ. Мы знаем, что надо начать с наиболее сложного вещества и последовательно уравнять во всей схеме сначала атомы металлов, потом кислотных остатков, затем водорода и в конце – кислорода. В нашей схеме наиболее сложное вещество - Fe2(SO4)3. В нем два атома железа, а в составе Fe(OH)3 – один атом железа. Значит, перед формулой Fe(OH)3 надо поставить коэффициент 2:
2Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O
Теперь уравниваем число кислотных остатков SO4. В составе соли Fe2(SO4)3 – три кислотных остатка SO4. Значит, в левой части перед формулой H2SO4 ставим коэффициент 3:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O.
Теперь уравниваем число атомов водорода. В левой части схемы в гидроксиде железа 2Fe(OH)3 – 6 атомов водорода (2
· 3), в серной кислоте 3H2SO4 – тоже 6 атомов водорода. Всего в левой части 12 атомов водорода. Значит, в правой части перед формулой воды H2O ставим коэффициент 6 – и теперь в правой части тоже 12 атомов водорода:
2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O.
Осталось уравнять число атомов кислорода. Но делать это уже не надо, потому что в левой и правой частях схемы уже одинаковое число атомов кислорода – по 18 в каждой части. Это значит, что схема записана полностью, и мы можем стрелку заменить знаком равенства:
H2SO4 + 2NаОН = Na2SO4 + 2H2O
H2SO4 + BaO = BaSO4 + H2O
3H2SO4 + 2Al = Al2(SO4)3 + 3H2
H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2 + H2O