Урок 16. Кислоты и основания

В уроке 16 «Кислоты и основания» из курса «Химия для чайников» дадим определение кислотам и основаниям, рассмотрим процесс их диссоциации в водном растворе и различия слабых кислот и оснований от сильных. Кроме того, вы узнаете самые распространенные кислоты и основания. Основы химии, которые вы должны знать перед прочтением данного урока, содержатся в уроке 9 «Ионы в водном растворе».

Что такое кислота и основание?

Для тех, кто только к нам присоединился напоминаю, что ионы — это все те же атомы веществ, просто с бОльшим или меньшим количеством электронов относительно числа протонов. Для кислот и оснований наиболее популярны следующие определения:

Кислота — это вещество, которое при добавлении к воде повышает концентрацию ионов водорода [H⁺].

Основание — это вещество, которое при добавлении к воде повышает концентрацию гидроксидных ионов [OH^—]. Забегая вперед, скажу, что основанием также называют вещество, которое забирает ионы водорода [H⁺].

Если данные определения вам не понятны, то скорее всего вам нужно вспомнить, что такое простые и сложные ионы. Дальше все будет проще, ведь сложные лишь определения!

Диссоциация кислот

Диссоциация кислот, от HF до HNO₃, в водном растворе сопровождается высвобождением одного протона, т.е иона водорода H⁺.

• HNO₃ → H⁺(водн.) + NO₃^—(водн.)

В дальнейшем не будем указывать сокращение (водн.), означающее что ион гидратирован, поскольку в водном растворе любой ион гидратирован. Кислоты H₂CO₃, H₂SO₃ и H₂SO₄ диссоциируют в водном растворе с высвобождением двух протонов. Это происходит не в одну, а в две стадии:

• H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃^— → 2H⁺ + CO^—
• H₂SO₃ → H⁺ + HSO₃^— → 2H⁺ + SO^—
• H₂SO₄ → H⁺ + HSO₄^— → 2H⁺ + SO₄^2-

Угольная кислота дает протоны в раствор только частично, так помимо смеси HCO₃^— и CO^— ионов в водном растворе присутствует немного недиссоциированной угольной к-ты. Зато серная кислота полностью высвобождает первый из двух ионов H⁺, поэтому она считается сильной кислотой. Самые распространенные сильные кислоты — это хлористоводородная и азотная, а распространенная слабая кислота — фосфорная кислота.

Каждая фосфорсодержащая кислота высвобождает в водном растворе три протона, и соответственно осуществляется это в 3 стадии:

• H₃PO₄ → H⁺ + H₂PO₄^— → 2H⁺ + HPO₄^2- → 3H⁺ + PO₄^3-

Органические кислоты, такие как уксусная и муравьиная кислота, дают H⁺ из своих карбоксигрупп –COOH.

• CH₃ –COOH → CH₃ –COO^— + H⁺

Диссоциация оснований

Диссоциация оснований, содержащие OH-группы (гидроксигруппы), например LiOH или Ca(OH)₂, дает в водный раствор гидроксидные ионы OH^—:

• LiOH → Li⁺ + OH^—
• Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH^—

Хотя у аммиака отсутствуют OH^— ионы, тем не менее NH₃ является основанием, поскольку он образует гидроксидные ионы при реакции с молекулами воды:

• NH₃ + H₂O → NH⁴⁺ + OH^—

Надеюсь урок 16 «Кислоты и основания» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.