Кислотные и основные гидроксиды

Гидроксиды - тип сложных веществ, в состав которых входят атомы некоторого элемента Е (кроме фтора и кислорода) и гидроксогруппы ОН; общая формула гидроксидов Е(ОН)_n, где n = 1÷6. Форма гидроксидов Е(ОН)_n называется орто-формой; при n > 2 гидроксид может находиться также в мета-форме, включающей кроме атомов Е и групп ОН еще атомы кислорода О, например Е(ОН)₃ и ЕО(ОН), Е(ОН)₄ и Е(ОН)₆ и ЕО₂(ОН)₂. Гидроксиды делят на две противоположные по химическим свойствам группы: кислотные и основные гидроксиды.

Кислотные гидроксиды содержат атомы водорода, которые могут замещаться на атомы металла при соблюдении правила стехиометрической валентности. Большинство кислотных гидроксидов находится в мета-форме, причем атомы водорода в формулах кислотных гидроксидов ставят на первое место, например H₂SO₄, HNO₃ и H₂CO₃, а не SO₂(OH)₂, NO₂(OH) и CO(OH)₂. Общая формула кислотных гидроксидов Н_хЕО_у, где электроотрицательную составляющую ЕО_у^х называют кислотным остатком. Если не все атомы водорода замещены на металл, то они остаются в составе кислотного остатка. Названия распространенных кислотных гидроксидов состоят из двух слов: собственного названия с окончанием “ая” и группового слова “кислота”. Ниже приведены формулы и собственные названия распространенных кислотных гидроксидов и их кислотных остатков (прочерк означает, что гидроксид не известен в свободном виде или в кислом водном растворе):

Названия кислотных остатков используют при построении названий солей.

Кислоты - сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. (С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты - электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только H⁺).

Классификация

1. По составу: бескислородные и кислородсодержащие.

2. По числу атомов водорода, способных замещаться на металл: одно-, двух-, трёхосновные.

Бескислородные:

Получение

1. Взаимодействие кислотного оксида с водой (для кислородсодержащих кислот):

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄

2. Взаимодействие водорода с неметаллом и последующим растворением полученного продукта в воде (для бескислородных кислот):

H₂ + Cl₂ = 2HCl

H₂ + S = H₂S

3. Реакциями обмена соли с кислотой

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓+ 2HNO₃

в том числе, вытеснение слабых, летучих или малорастворимых кислот из солей более сильными кислотами:

Na₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃↓+ 2NaCl

2NaCl(тв.) + H₂SO_4(конц.) = Na₂SO₄ + 2HCl­↑

Химические свойства

1. Действие на индикаторы.

лакмус - красный
метилоранж - розовый
2. Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации):

H₂SO₄ + 2KOH = K₂SO₄ + 2H₂O

2HNO₃ + Ca(OH)₂ = Ca(NO₃)₂ + 2H₂O

3. Взаимодействие с основными оксидами:

CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

4. Взаимодействие с металлами(металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, кислоты-неокислители):

Zn + 2HCl = ZnCl₂ + H₂­

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂­

Азотная кислота взаимодействует с металлами, стоящими в ряду напряжений как до водорода, так и после (кроме золота и платины), без выделения водорода, при этом происходит восстановление азота от степени окисления +5 до +4 – (-3) в зависимости от степени разбавления кислоты и активности металла. Восстановление тем глубже, чем активнее металл и ниже концентрация кислоты:

Zn + 4HNO_3(конц.) = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

5Mg + 12HNO_{3(разбавл.)} = 5Mg(NO₃)₂ + N₂ + 6H₂O

4Mg + 10HNO_{3(сильно разбавл.)} = 4Mg(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

Азотная кислота (особенно при нагревании) способна окислять не только металлы, но и многие неметаллы, кроме кремния, фтора и хлора. При этом концентрированная HNO₃ восстанавливается чаще всего до NO₂ , а разбавленная – до NO:

S + 6HNO_3(конц.) = H₂SO₄ + 6NO₂ + 2H₂O

P + 5HNO_3(конц.) = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

C + 4HNO_3(конц.) = CO₂ + 4NO₂ + 2H₂O

3P + 5HNO_{3(разбавл.)} + 2H₂O = 3H₃PO₄ + 5NO

I₂ + 10HNO_3(конц.) = 2HIO₃ + 10NO₂ + 4H₂O

Разбавленная серная кислота взаимодействует только с металлами, стоящими в ряду напряжений металлов до водорода, с выделением водорода.

Zn + H₂SO_{4(разбавл.)} = ZnSO₄ + Н₂

Концентрированная серная кислота реагирует как с металлами, находящимися в ряду напряжений как до водорода, так и после (кроме Au, Pt), без выделения водорода. С более активными металлами восстановление серы глубже:

8Na +5H₂SO_4(конц) = 4Na₂SO₄ + 4H₂O + H₂S

3Zn + 4H₂SO_4(конц) = 3ZnSO₄ + S

5. Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок:

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ +2HCl
2HCl + K₂CO₃ = 2KCl + H₂O + CO₂­