Сильні та слабкі кислоти — список із назвами, формулами, описом та властивостями

Усі кислоти містять атоми водню, здатні вступати у реакцію. Таким чином, кислота є складною речовиною, молекули якої складаються з різної кількості атомів водню і кислотного залишку. Ці сполуки мають кислий і часто злегка металевий смак. При контакті з ними індикатори набувають іншого відтінку аж до кардинальної зміни кольору.

Хімічні властивості, які є загальними для всіх кислот:

• Усі речовини, що містять кисень, у процесі розкладання утворюють воду та кислотний оксид.
• Безкисневі сполуки розпадаються на прості елементи.
• Окислювачі вступають у реакцію з усіма розташованими ліворуч від H металами з низки активності.
• Кислоти взаємодіють із солями, утвореними слабшим з'єднанням.

Фізичні властивості речовин можуть кардинально відрізнятись. Наприклад, одні мають запах, в інших він відсутній абсолютно.

Кислоти можуть бути рідкими, газоподібними та твердими. До твердих сполук належать, наприклад, C2H204 та H3BO3.

Наслідки та профілактика

Отруєння кислотами часто закінчується летальним кінцем. При вчасному лікуванні можливий сприятливий прогноз, але в багатьох випадках людина залишається інвалідом. Дія всіх кислот негативно позначається на стані травного тракту, страждає мозок та нервова система.

Уникнути інтоксикації можна при обережності під час роботи з кислотами. Токсичні речовини не можна залишати у місцях, доступних для дітей та тварин. При використанні токсичних сполук надягають захисний одяг, очі приховують за окулярами, на руках присутні рукавички.

Найстрашніша і найнебезпечніша кислота не доступна для простого обивателя. Однак у лабораторіях важливо бути обережними при використанні подібних речовин. При виникненні ознак отруєння потрібно терміново звернутися до медичного закладу.

Концентрація речовини

Найчастіше хімікам доводиться вирішувати завдання визначення кількості чистої кислоти, що у розчині, у відсотках. У таких випадках потрібним значенням є концентрація.

Це величина, що дозволяє визначати кількісний склад рідкої хімічної речовини. Наприклад, щоб дізнатися, скільки чистої сірчаної кислоти знаходиться в розведеному розчині, необхідно невелику кількість суміші налити в мірну склянку, зважити і визначити потрібне значення по таблиці щільності. Вказана таблиця використовується при обчисленнях, оскільки щільність нерозривно пов'язана із концентрацією.

Основна класифікація

Найчастіше кислі речовини поділяють на кисневмісні та безкисневі. Склад останніх сполук відрізняється тим, що в них немає кисню, але є водень. У зв'язку з цим їх назви завжди доповнені словом «воднева». Наприклад, хлороводнева, сірководнева.

Крім того, кислоти мають класифікацію за кількістю атомів водню.

Так, вони поділяються на такі типи:

Але також є органічні кислоти, тобто органічні речовини, які виявляють властивості, властиві кислотним сполукам. З них найбільш відомі оцтова, щавлева, мурашина, лимонна, молочна та яблучна.

Усі кислі речовини та основи поділяються на сильні та слабкі. Але треба зрозуміти, що це поняття не пов'язані з концентрацією сполук.Сила кислоти визначається її здатністю вступати у хімічну реакцію, віддаючи водневі іони.

Так, речовина вважається сильною, якщо цей процес проходить легко.

Лікування при отруєнні отрутою

До приїзду лікарів потерпілому допустимо надати першу допомогу. При отруєнні не уникнути кваліфікованої допомоги, але деякі дії здатні полегшити стан пацієнта.

Рекомендуємо: Отруєння ріжків (ерготизм) – симптоми та ознаки захворювання

1. Якщо причиною отруєння став газ, пацієнта виводять або виносять на свіже повітря;
2. Людину кладуть на горизонтальну поверхню, забезпечують їй повний спокій;
3. Заборонено промивати шлунок, це може призвести до повторного опіку стравоходу;
4. На ділянку живота кладуть лід, подібна дія допоможе зупинити внутрішню кровотечу;
5. Не можна давати людині таблетки та пиття, щоб не спровокувати негативних наслідків.

Сильні та слабкі реагенти

Якщо реагент у водному розчині повністю розпадається на іони, тобто дисоціює, воно є сильним, оскільки слабкі хімічні сполуки ніколи не розчиняються до кінця.

Крім того, відрізнити слабку кислоту можна за допомогою вимірювання її провідності. Сильні сполуки є добрими електролітами. Сильні підстави при попаданні у воду також розпадаються. Слід зазначити, що підстави називають гідроксидами або гідроокисами.

Існує спеціальні переліки слабких та сильних кислот та основ. Таблиця, наведена нижче, також можна використовувати для класифікації реагентів.

А також слід зазначити, що кисневмісна вугільна (H2CO3) та ортофосфорна (H3PO4) або фосфорна кислоти – слабкі. До сильних необхідно додати хромову, яка є середньою за силою.

Крім того, потрібно враховувати, що сучасна хімія дозволяє вченим створювати нові сполуки. У зв'язку з цим список кислот, як сильних, і слабких, постійно поповнюється.

Хімічні реакції

При з'єднанні сильної кислоти з такою самою основою вийде нейтральний розчин. Хімічна реакція, що відбулася в цьому випадку, називається нейтралізацією. Якщо ж замінити основу на слабку, то повністю дисоціює лише кислу речовину.

Другий компонент не розпадається іони повністю.

Слабка основа лише незначно вступає в реакцію зі слабкою кислотою.

Коли кислотна сполука реагує з сильною основою, то перший реагент проходить часткову дисоціацію, другий повністю дисоціює.

Отриманий в результаті розчин має слабкі властивості основи.

Водневий показник

Під час проведення дисоціюючих реакцій важливо правильно визначити рівень кислотності води. Для його кількісного виразу застосовується величина pH, що називається силою, вагою чи потенціалом водню. Вона дозволяє виміряти активність іонів водню.Якщо рівень pH перевищує 7, то у речовини присутні кислотні властивості, якщо цей показник менше 7, то властивості є основними.

Способи визначення

Результати хімічних реакцій, у яких бере участь будь-яка речовина, безпосередньо залежить від рівня його кислотності. А тому хіміки завжди вимірюють цей показник.

Існує кілька методів визначення pH:

• Інструментальний метод. У цьому випадку застосовується рН-метр. Цей прилад трансформує концентрацію протонів будь-якої рідини в електричний сигнал.
• Індикатори Це речовини, що змінюють колір кольору залежно від показника pH. Використання різних індикаторів дозволяє отримати досить точні дані щодо рівня кислотності.
• Сіль. Сіль є сполукою іонів, яка повністю дисоціює в слабкому водному розчині. Для визначення кислотно-лужних властивостей соляного розчину, перш за все, потрібно встановити та вивчити властивості іонів, що знаходяться у розчині.

Буферний розчин

Буферним розчином називається речовина, що відрізняється наявністю постійної концентрації іонів водню.

При додаванні сильної кислоти або такої самої основи в невеликих дозах ці розчини зберігають початковий рівень кислотності.

Для приготування такої суміші потрібно змішати слабку кислу речовину або основу з відповідною сіллю.

При виготовленні буферного розчину необхідно враховувати такі фактори:

• Інтервал рівня кислотності, у якому речовина стане ефективним.
• Місткість розчину, тобто який об'єм сильної кислотної сполуки або основи можна додати до суміші, не змінивши її pH.
• При з'єднанні речовин не повинно бути реакцій, здатних вплинути на розчин.

Професійне зберігання

Але давайте розберемося, у чому радять зберігати ці кислоти в промисловості (крім скла). Ось що свідчать інструкції від виробників хімреактивів із цього приводу.

Сірчана кислота

1. Може перевозитися в бочках та цистернах із корозійно-стійкої сталі марки 06ХН28МДТ. На металі утворюється пасивуючий шар та подальша взаємодія з контейнером припиняється.
2. Поліетилен високої щільності (PEHD), поліпропілен (PP), тефлон (він же політетраfluoroethylene = PTFE, він же фторопласт-4).

Насправді концентрована сірчана кислота призводить до коричневіння (обвуглювання зсередини) PEHD і PP, що, очевидно, псує її чистоту. Але вона через ці пластики не проникає. Тефлон… треба перевіряти, та й дорогий він. Сірчана кислота акумуляторної концентрації (1.27-1.28 г/см3) може в PP-каністрі зберігатися багато років, каністра не коричневіє, кількість кислоти не зменшується (якщо, звичайно, кришка нормально-щільно загвинчена).

Соляна кислота

1. У сталевих гумованих (покритих зсередини гумою) бочках та цистернах.
2. UPVC (Unplasticized Polyvinyl Chloride – непластифікований полівінілхлорид, нПВХ), зміцнений (зовні) оболонкою з просоченого смолою епоксидної смолою.
3. Поліетилен високої густини, HDPE.
4. Поліпропілен, PP, зміцнений просоченим епоксидною смолою скловолокном.

Як показав досвід та експерименти, всі ці промислові методи зберігання годяться лише для нетривалого зберігання чи транспортування («в бочках та цистернах»). Зберегти протягом багатьох років соляну кислоту, напевно, вийде тільки в скляній тарі зі скляною пробкою (і незрозуміло яким змащенням: хтось використовує силіконову олію).

Через фторопласт (= тефлон, PTFE) соляна кислота просочується, як і через PP/PEHD, і він теж коричневіє.

Азотна кислота

1. Концентрації понад 92% – в алюмінієвих бочках та цистернах. Алюміній або чистий, або метал, що не містить міді. А також з нержавіючих сталей марок (імпортних) 304L та DIN 1.4361.
2. Концентрація 60-70% – у бочках та цистернах з корозійно-стійкої російської сталі марки Х18Н9Т, імпортні – 304L, 316L, 321.
3. Виявляється навіть звичайна скляна тара не годиться для зберігання особливо чистої азотної кислоти (має бути реакція і кислота забруднюється) – потрібно кварцове скло або окварцоване зсередини силікатне пляшкове скло (внутрішня поверхня хімічно обробляється протягом 6-12 годин киплячою 70%-ною азотною кислотою з наступним про температурі 400-500°С протягом 3 год).
4. Полівінілхлорид (PVC). Точніше нПВХ – непластифікований полівінілхлорид, у якому немає пластифікаторів. Укріплений скловолокном, просоченим поліефірною/епоксидною смолою.
5. Полівініліденфторид (PVDF).
6. Етиленхлортрифторетилен (ECTFE).
7. Тефлон (він же політетрафторетилен = PTFE – polytetrafluoroethylene, він же фторопласт-4).

Банальні ПВХ, фторопласт, алюміній – ось у чому, виявляється, треба зберігати азотну кислоту. У тефлонових контейнерах ще (бувають такі, але вони маленькі та майже непрозорі). Або тоді простіше купити скляну пляшку з тефлоновою пробкою. І зовсім просто і дешево — тефлонову пробку. Або самому вирізати потрібної форми та діаметру на токарному верстаті з PTFE-стрижня.

Найнебезпечніші кислотні сполуки

На сьогоднішній день найсильнішою кислотою у світі вважається пентафторид сурми фтористоводневої кислоти. Її хімічна формула – HFSbF5.Не існує точних даних про активність цієї сполуки, але встановлено, що її 55-відсотковий розчин майже в мільйон разів сильніший за концентровану сірчану кислоту.

Наступним за силою є карбонанова кислотна сполука. Цю речовину дозволяється зберігати лише у спеціальній ємності. Вона також у багато разів небезпечніша за сірчану і розчиняє навіть скло.

Ще однією суперкислотою є плавикова. Вона не має кольору і, подібно до попередньої речовини, здатна роз'їдати скло. Для перевезення цієї їдкої сполуки застосовують поліетилен. Речовина чудово вступає в реакцію з більшістю металів, але не взаємодіє з парафіном. З'єднання токсичне, навіть його пари є небезпечними для здоров'я. Кислота має ефект наркотику.

Найвідоміша сильна речовина – сірчана кислота. Через великі виробничі обсяги деякі хіміки вважають саме її найнебезпечнішою у світі. У міру того, як збільшується концентрація реагенту, зростає і його небезпека для здоров'я людини, хоча навіть розчини сірчаної кислотної сполуки можуть завдати серйозної шкоди. Ця речовина окислює метали і є дуже їдкою, навіть пари реагенту дуже небезпечні. При контакті відбувається ураження шкіри та слизових оболонок, органів дихання, а також внутрішніх органів людини.

Часто використовується в побуті мурашина кислота теж відноситься до отруйних хімікатів. Ця ситуація пояснюється тим, що небезпека виникає лише за високої концентрації речовини. У звичайних умовах воно безбарвне, легко утворює водні розчини, а також успішно розчиняється в ацетоні.

При концентрації менше 10% реагент викликає лише подразнення. Якщо цей показник підвищений, то з'єднання може роз'їсти тканини і безліч інших речовин.Його пари пошкоджують очі, слизові оболонки і дихальні шляхи. При попаданні всередину організму настає серйозне отруєння.

Потужною отрутою є азотна кислота. У різних пропорціях вона чудово змішується з водою. Реагент вкрай небезпечний для людини. процесу.

При дії високої температури або світла азотна кислота розпадається, перетворюючись на досить токсичний газ У речовини не виникає хімічної реакції зі склом, а тому цей матеріал застосовують для зберігання реагенту.

Найсильніша кислота у світі

Звання однієї з сильної та агресивної кислоти у світі належить карборановій. Це з'єднання з'явилося шляхом експериментів вчених із метою створити щось стійке.

Вона сильніша за сірчану, але не має тієї агресивності, як у неї.

Завдяки подібному розташуванню атомів з'єднання має високу стійкість.

Така кислота здатна на реакцію з «упертими» газами – інертними. Вчені намагаються досягти реакції з ксеноном. Найбільш сильна кислота принесла успіх багатьом професорам, проте дослідження продовжуються.

Криві титрування

Криві титрування є графіком залежності параметра речовини, який пов'язаний з концентрацією реагенту, що піддається титруванню, титранту або продукту хімічної реакції, від ступеня протікання процесу. Якщо проходить кислотно-основна реакція, показником концентрації кожної її ділянки є рівень рН.

Існують теоретичні та експериментальні криві. Теоретичні використовуються для того, щоб довести вибір індикатора. Їх розрахунок здійснюється за рівнянням реакції та даними про вихідну концентрацію сполук, що вступають у реакцію. Експериментальні криві дозволяють визначити точки еквівалентності. Їх отримують шляхом виміру однієї з властивостей системи у процесі титрування.

Протікання та результат хімічних реакцій, в які вступає будь-яка кислота, безпосередньо залежать від того, чи є ця речовина сильною або слабкою. У спеціальних хімічних таблицях наведено найменування найпоширеніших сполук, що дозволяє безпомилково визначити силу реагенту.

Як вибрати паяльну кислоту

Примітно, що якщо в речовині у великій кількості є видимий осад, то можна стверджувати, що кислота, що використовується, неякісна або стара.

Вибирати флюс необхідно з урахуванням сфери його застосування, оскільки цим визначаються не тільки його складові компоненти, але і яка інтенсивність розчину повинна бути.

1. Ортофосфорний. Найчастіше застосовується для іржавих деталей, де з поверхні металу необхідно усунути оксиди.
2. Соляна. Призначена для будь-якого виду робіт, оскільки має широкий спектр дії для обробки чорного та кольорового металу, а також їх сплавів.
3. Сірчана. Досить агресивна, тому й застосовується рідше.Вона дозволяє добре працювати зі складними деталями, що спаюються, і заготовками великих товщин, оскільки негативний вплив від речовини для них не страшно. Через високу агресивність сірчаної кислоти її використовують для складних деталей, що складаються, а також для заготовок великої товщини, так як вона не завдасть їм великої шкоди.

Виконувати підбір розчину необхідно з урахуванням товщин і габаритів деталей, що обробляються. При цьому при роботі з контактами та делікатними елементами будь-яка кислота повинна попередньо розбавлятися.

Кислотно-основна теорія Бренстеда-Лоурі (або теорія Бренстеда-Лоурі) визначає сильні та слабкі кислоти та основи в залежності від того, приймає чи віддає вид протони або H + . Відповідно до теорії, кислота і основа реагують один з одним, в результаті чого кислота утворює сполучену основу, а основа утворює сполучену кислоту шляхом обміну протоном. Теорія була запропонована незалежно Йоханнесом Ніколаусом Бронстедом та Томасом Мартіном Лоурі у 1923 році.

По суті, кислотно-основна теорія Бренстеда-Лоурі є загальною формою теорії кислот та основ Арреніуса. Згідно з теорією Арреніуса, кислота Арреніуса – це кислота, яка може збільшувати концентрацію іонів водню (H + ) у водному розчині, тоді як основа Арреніуса – це частинки, які можуть збільшувати концентрацію іонів гідроксиду (OH – ) у воді. Теорія Арреніуса обмежена, оскільки вона ідентифікує лише кислотно-лужні реакції у воді. Теорія Бренстеда-Лоурі є всеосяжним визначенням, здатним описувати кислотно-лужну поведінку у ширшому діапазоні умов.Незалежно від розчинника кислотно-основна реакція Бренстеда-Лоурі відбувається щоразу, коли протон переноситься від одного реагенту до іншого.

Ключові висновки: Кислотно-основна теорія Бренстеда-Лоурі

• Згідно з теорією Бренстеда-Лоурі, кислота є хімічною речовиною, здатною віддавати протон або катіон водню.
• Основа, своєю чергою, здатна приймати протон чи іон водню у водному розчині.
• Йоханнес Ніколаус Бренстед і Томас Мартін Лоурі незалежно один від одного описали таким чином кислоти і основи в 1923 році, тому теорія зазвичай носить обидва їхні імені.

Основні положення теорії Бренстеда-Лоурі

• Кислота Бренстеда-Лоурі є хімічною речовиною, здатною віддавати протон або катіон водню.
• Основа Бренстеда-Лоурі – це хімічна речовина, здатна приймати протон. Інакше кажучи, це вид, який має одинока електронна пара , доступна зв'язку з H + .
• Після того, як кислота Бренстеда-Лоурі віддає протон, вона утворює пов'язану з нею основу. Сполучена кислота основи Бренстеда-Лоурі утворюється, коли вона приймає протон. Пара сполучених кислот і основ має ту ж молекулярну формулу, що і вихідна пара кислот і основ, за винятком того, що кислота має на Н + більше, ніж сполучене основу.
• Сильні кислоти та основи визначаються як сполуки, які повністю іонізуються у воді або водному розчині. Слабкі кислоти та основи лише частково дисоціюють.
• Згідно з цією теорією, вода є амфотерною і може діяти як кислота Бренстеда-Лоурі, так і як основа Бренстеда-Лоурі.

Приклад ідентифікації кислот та основ Бренстеда-Лоурі

На відміну від кислоти та основ Арреніуса пари кислот та основ Бренстеда-Лоурі можуть утворюватися без реакції у водному розчині. Наприклад, аміак і хлороводень можуть реагувати з утворенням твердого хлориду амонію відповідно до наступної реакції:

У цій реакції кислота Бренстеда-Лоурі є HCl, тому що вона віддає водень (протон) NH ₃ , основою Бренстеда-Лоурі. Оскільки реакція не відбувається у воді і оскільки жоден з реагентів не утворює H + або OH – це не буде кислотно-лужної реакцією відповідно до визначення Арреніуса.

Для реакції між соляною кислотою та водою легко визначити пари сполучених кислотно-основних сполук:

HCl (водн.) + H ₂ O (ж) → H ₃ O++ Cl – (водн.)

Соляна кислота – це кислота Бренстеда-Лоурі, а вода – це основа Бренстеда-Лоурі. Сполученим основою для соляної кислоти є іон хлориду, а сполученою кислотою для води є іон гідроксонію.

Сильні та слабкі кислоти та основи Лоурі-Бренстеда

Коли вас просять визначити, чи беруть участь у хімічній реакції сильні кислоти чи основи чи слабкі, корисно подивитися на стрілку між реагентами та продуктами. Сильна кислота чи основа повністю дисоціює свої іони, не залишаючи після завершення реакції недисоційованих іонів. Стрілка зазвичай вказує зліва направо.

З іншого боку, слабкі кислоти та основи не дисоціюють повністю, тому стрілка реакції вказує і вліво, і вправо. Це вказує на встановлення динамічної рівноваги, при якому слабка кислота або основа та їхня дисоційована форма залишаються в розчині.

Приклад дисоціації слабокислої оцтової кислоти з утворенням іонів гідроксонію та іонів ацетату у воді:

CH ₃ COOH (водн.) + H ₂ O (ж) ⇌ H ₃ O + (водн.) + CH ₃ COO – (водн.)

Насправді вас можуть попросити написати реакцію, а чи не дати її вам. Корисно запам'ятати короткий список сильних кислот та сильних основ. Іншими видами, здатними до перенесення протона, є слабкі кислоти та основи.

Деякі сполуки можуть діяти як слабка кислота або слабка основа залежно від ситуації. Прикладом є гідрофосфат, HPO ₄ 2- який може діяти як кислота або основа у воді. Коли можливі різні реакції, константи рівноваги та рН використовуються для визначення того, як протікатиме реакція.