Хімія. 8 клас. Лашевська

§ 27. Класифікація та фізичні властивості кислот. Заходи безпеки під час роботи з кислотами

Стоїть посудина закоркована, кислота нікому не шкодить. Перекинулася посудина, вилилася кислота, проявилися її властивості.

Василь Хомченко

Після вивчення параграфа ви зможете:

• називати кислоти за сучасною науковою українською хімічною номенклатурою;
• описувати поширеність кислоту природі;
• характеризувати фізичні властивості кислот та заходи безпеки під час роботи з ними;
• наводити приклади оксигеновмісних і безоксигенових, одно-, дво-, триосновних кислот, розрізняти їх та складати їхні формули.

Кислоти навколо нас, їхній склад і назви. На початку формування хімічних знань кислотами називали кислі на смак речовини. Типовим представником кислот уважали оцет (ви, звичайно, пам’ятаєте, що це - водний розчин оцтової¹ кислоти). Оцтова кислота - органічна речовина. Її, так само як і чимало інших органічних кислот, з давніх-давен і по сьогодні використовують люди (рис. 27.1). Наприклад, у молочнокислих продуктах міститься молочна кислота, у лимонах - лимонна, у щавлі - щавлева. Ви безпомилково зможете назвати джерела інших органічних кислот - яблучної, винної, мурашиної тощо.

¹ За сучасною науковою українською хімічною номенклатурою - етанова кислота.

Рис. 27.1. Кислоти у природі. 1. Оцет - водний розчин оцтової кислоти. 2. Лимонна кислота. 3. Кефір містить молочну кислоту. 4. Незрілі яблука - джерело яблучної кислоти. 5. Мурашину кислоту в природі продукують мурашки

Цікаво і пізнавально

Яблучну кислоту вперше виділив шведський хімік Карл Вільгельм Шеєле в 1785 році з незрілих яблук. Вона також є у винограді, горобині, барбарисі, малині та ін. Рослини махорки і тютюну містять її у вигляді солей нікотину.

З розвитком хімічної науки і технологій було синтезовано чимало неорганічних кислот, найважливіші поміж них - сульфатна H₂SO₄, нітратна HNO₃, хлоридна НСl тощо. Деякі з неорганічних кислот виявили у природі. Мінеральні води багатьох джерел містять розчини кислот - карбонатної Н₂СО₃, сульфідної H₂S, сульфітної H₂SO₃. До складу шлункового соку людини входить хлоридна кислота НСl.

Цікаво і пізнавально

Існує родина молюсків (Tonnidae), слинні залози яких виробляють секрет, що містить сульфатну й хлоридну кислоти (рис. 27.2).

Рис. 27.2. Молюск Tonnidae

Кислоти стали невід’ємною частиною повсякденного життя людини: так звані кислотні опади містять карбонатну, нітратну, сульфітну та сульфатну кислоти; газовані напої містять карбонатну кислоту, концентрована сульфатна кислота - складник автомобільних акумуляторів, ортофосфатна кислота H₃РО₄ входить до складу перетворювачів іржі, боратна (борна) кислота H₃BO₃ - компонент дезінфікувальних засобів та засіб боротьби з тарганами й хатніми мурахами. Ацетилсаліцилова кислота - добре відомий усім лікарський препарат аспірин, аскорбінова кислота - вітамін С (рис. 27.3).

Рис. 27.3. Кислоти в повсякденному житті. 1. Кока-кола та багато інших солодких газованих напоїв містять ортофосфатну та карбонатну кислоти. 2. Сульфатна кислота - складник автомобільного акумулятора. 3. Аспірин - ацетилсаліцилова кислота. 4. Вітамін С - аскорбінова кислота

Проаналізуймо якісний і кількісний склад неорганічних кислот і спробуймо класифікувати їх. Очевидно, що кислоти - складні речовини (поясніть, чому). До складу всіх кислот входять атоми Гідрогену. Вони сполучені з кислотними залишками (таблиця 27.1).

Таблиця 27.1

Зверніть увагу: валентність кислотного залишку дорівнює числу атомів Гідрогену в молекулі кислоти. Також валентність кислотного залишку можна визначити за таблицею розчинності, де наведено відповідні аніони.

Класифікація та фізичні властивості кислот. Кислоти класифікують за різними ознаками. За якими саме? Незабаром ви дізнаєтеся, що атоми Гідрогену у складі кислот здатні заміщуватися атомами металічних елементів. На підставі цього кислоти класифікують за основністю (рис. 27.4).

Рис. 27.4. Класифікація кислот за основністю: критерій класифікації - кількість атомів Гідрогену, здатних заміститися на атоми металічного елемента. У молекулах одноосновних кислот один атом Гідрогену здатен заміститися атомом металічного елемента, у молекулах двоосновних кислот два атоми Гідрогену здатні заміститися атомами металічного елемента

• 1. Визначте у молекулі триосновної кислоти максимальне число атомів Гідрогену, які здатні заміститися атомами металічного елемента. 2. Визначте основність оцтової кислоти С₂Н₄О₂, якщо в її молекулі лише один атом Гідрогену здатен заміститися атомом металічного елемента.

Продовжуючи аналізувати хімічний склад кислот, дійдемо висновку: кислоти можна класифікувати за наявністю в їхньому складі атомів Оксигену на оксигеновмісні та безоксигенові (рис. 27.5).

Рис. 27.5. Класифікація кислот за якісним складом: критерій класифікації - наявність атомів Оксигену

Також кислоти можна класифікувати за їхніми фізичними властивостями. Поміж них є рідини та тверді речовини (див. таблицю 27.2). Флуоридна, хлоридна, бромідна, йодидна, сульфідна кислоти - водні розчини газів - гідроген флуориду (фтороводню) HF, гідроген хлориду (хлороводню) НСl, гідроген броміду (бромоводню), гідроген йодиду (бромоводню) НВr та гідроген сульфіду (сірководню) H₂S відповідно.

Назви кислот за сучасною науковою українською хімічною номенклатурою складаються з двох частин. Перша частина - прикметник у називному відмінку однини. Він характеризує елементний склад кислотного залишку. Друга частина назви - слово кислота. Наприклад, хлоридна кислота, сульфатна кислота. Назви найважливіших кислот та їхніх залишків наведено в таблиці 27.2.

Таблиця 27.2

Назви деяких кислот і кислотних залишків

Кислота					Кислотний залишок
Назва		Хімічна формула	Агрегатний стан (ст. у.)	Основність	Назва	Хімічна формула	Валентність
Систематична	Тривіальна
Хлоридна (хлороводнева)	Соляна	HCl	Рідкий	І	Хлорид	Сl	I
Флуоридна (фтороводнева)	Плавикова	HF		І	Флуорид (фторид)	F	I
Бромідна (бромоводнева)	-	НВr		І	Бромід	Вr	I
Йодидна (йодоводнева)	-	НI		І	Йодид	I	I
Нітратна (азотна)	-	HNO3		І	Нітрат	NO3	I
Нітратна (азотиста)	-	HNO2		І	Нітрит	NO2	I
Сульфатна (сірчана)	-	H2SO4		II	Сульфат	SO4	II
Сульфітна (сірчиста)	-	H2SO3		II	Сульфіт	SO3	II
Сульфідна (сірководнева)	-	H2S		II	Сульфід	S	II
Карбонатна (вугільна)	-	H2CO3		II	Карбонат	CO3	II
Силікатна	-	H2SiO3	Твердий	II	Силікат	SiO3	II
Ортофосфатна (ортофосфорна)	-	H3PO4		III	Ортофосфат	ΡO4	III

Із цієї таблиці видно, що назви оксигеновмісних кислот мають суфікс -aт-, а назви безоксигенових кислот - суфікс -ид- або -ід-. У деяких випадках для оксигеновмісних кислот використовують суфікси -ит- або -іт-. Це роблять для того, щоб, наприклад, розрізняти сульфатну H₂SO₄ і сульфітну H₂SO₃ кислоти.

Щоб дізнатися, не виконуючи дослідів, чи розчиняється кислота у воді, потрібно використати довідкову таблицю «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей у воді» (рис. 27.6). У верхньому рядку таблиці містяться хімічні формули катіонів. У її лівому стовпчику - хімічні формули аніонів. Поміж них переважають саме аніони кислотних залишків. Визначмо, наприклад, чи розчинною є сульфатна кислота. Для цього поміж формул катіонів знайдемо йон Н⁺, а поміж формул аніонів - йон SO^2-₄. На перетині відповідних стовпчика й рядка у клітинці є позначка Р. Це означає, що сульфатна кислота добре розчиняється у воді. У клітинці, яка відповідає силікатній кислоті, є позначка Н. Отже, ця кислота є нерозчинною речовиною.

Рис. 27.6. Фрагмент довідкової таблиці «Розчинність основ, кислот, амфотерних гідроксидів і солей у воді»

Зверніть увагу, що заряди катіонів і аніонів за абсолютною величиною збігаються зі значеннями валентності відповідних атомів чи атомних груп. Тож цю таблицю можна використовувати як довідкову під час складання хімічних формул, зокрема кислот.

Заходи безпеки під час роботи з кислотами. Чимало представників кислот - їдкі, отруйні речовини (рис. 27.7).

Рис. 27.7. Сульфатна кислота миттєво роз’їдає полотнинку

Тож під час роботи з ними потрібно використовувати захисний одяг, респіратор, окуляри та гумові рукавиці. Про небезпечність хімічних опіків, спричинених кислотами, та надання відповідної першої допомоги ви дізналися на уроках з основ здоров’я. Будьте особливо обережні під час роботи з реактивами та побутовими хімікатами, які містять кислоти!

ПРО ГОЛОВНЕ

• Кислоти - складні речовини.

• До складу всіх кислот входять атоми Гідрогену, сполучені з кислотними залишками.

• Валентність кислотного залишку дорівнює числу атомів Гідрогену в молекулі кислоти.

• Кислоти класифікують за основністю, за наявністю атомів Оксигену у складі молекул, за фізичними властивостями.

• Чимало представників кислот - їдкі, отруйні речовини.

• Під час роботи з їдкими отруйними кислотами необхідно використовувати захисний одяг, респіратор, окуляри та гумові рукавиці.

Перевірте себе

1. Які речовини називають кислотами? 2. Як класифікують кислоти за: основністю; складом кислотного залишку; фізичними властивостями? 3. Як називають кислоти за сучасною українською хімічною номенклатурою?

Застосуйте свої знання й уміння

• 1. Назвіть кілька кислот (на ваш вибір) за сучасною науковою українською хімічною номенклатурою.
• 2. Опишіть поширеність кислот у природі.
• 3. Схарактеризуйте фізичні властивості кислот.
• 4. Обґрунтуйте заходи безпеки під час роботи з кислотами в лабораторії та в побуті.
• 5. Виберіть хімічні формули кислот з наведеного переліку: H₂SiO₃, НСl, H₂SO₄, NaOH, HI, HNO₃, NO₂, H₂SO₃, H₂S, CO₂, NH₃. Визначте валентність кислотних залишків.

• 7. Визначте основність мурашиної кислоти СН₂О₂, якщо в її молекулі лише один атом Гідрогену здатен заміститися атомом металічного елемента.
• 8. Наведіть приклади кислот: а) оксигеновмісних; б) безоксигенових; в) одноосновних; г) двоосновних; д) триосновних.
• 9*. Запишіть хімічні формули та назви кислот, моделі молекул яких зображено на рисунку 27.8. Визначте кислотні залишки у їхньому складі та валентність цих залишків.

Рис. 27.8. Моделі молекул кислот

Перевірте правильність виконання завдання за таблицею 27.2. Класифікуйте ці кислоти за кількісним і якісним складом.

• 10. Висловіть припущення, чому на етикетках засобів для чищення сантехніки, видалення накипу тощо є застереження: «Надягніть захисні окуляри й рукавиці!».
• 11. Обчисліть масові частки хімічних елементів у кислотах, формули яких наведено в таблиці 27.1.
• 12. Обчисліть маси (г) та число молекул кислот, формули яких наведено в таблиці 27.1, у порціях цих речовин кількістю 2,5 моль.

Творча майстерня

1. На півдні Мексики у штаті Табаско є печера Освяченого духу - двокілометровий лабіринт у вапняку крейдового періоду. У печері зі стелі капає сульфатна кислота. Окрім цієї, у світі відомо лише дві подібні печери. Дізнайтеся, використовуючи різноманітні джерела інформації, про їхні назви і місце розташування.

2. На острові Флорес в Індонезії є озера, вода яких містить сульфатну і хлоридну кислоти. Дізнайтеся, використовуючи різноманітні джерела інформації, де існують у світі інші такі озера.

3. Сульфатну кислоту виявлено на деяких планетах Сонячної системи. Дізнайтеся, використовуючи різноманітні джерела інформації, на яких саме.

4. На острові Сицилія є Мертве озеро. Із дна озера б’ють два джерела концентрованої сульфатної кислоти. Поясніть, чому на берегах озера немає рослинності, а будь-яка істота, що потрапляє до нього, гине.

Дізнайтеся більше:

https://www.youtube.com/watch?v=QciCaa0l6TE

https://www.youtube.com/watch?v=4SUHJQal7EE

https://www.youtube.com/watch?v=Ftd3U3EFD54