1.11: Арренієві кислоти та основи (огляд)
- Page ID
- 22831
НАВЧАННЯ МЕТА
- розпізнати кислоти або основи
Вступ
У 1884 році шведський хімік Сванте Арреніус запропонував дві конкретні класифікації сполук, які називаються кислотами і основами. При розчиненні у водному розчині в розчин виділялися певні іони. Як визначено Arrhenius, кислотно-лужні реакції характеризуються кислотами, які дисоціюють у водному розчині з утворенням іонів водню (Н +) та основ, які утворюють гідроксидні (ОН −) іони. Арреній отримав найнижчий прохідний бал за докторську дисертацію з цими інноваційними уявленнями про кислоти та основи. Через десять років він був удостоєний Нобелівської премії за свої ідеї.
Кислоти визначаються як з'єднання або елемент, що виділяє в розчин іони водню (H +) (переважно воду).
\[ \ce{NHO_3 (aq) + H_2O(l) \rightarrow H_3O^+ + NO_3^- (aq)}\]
У цій реакції азотна кислота (HNO 3) при розчиненні у воді дисоціюється на водневі (H +) і нітратні (NO 3 -) іони. Підстави визначаються як з'єднання або елемент, який виділяє в розчин гідроксидні (ОН -) іони.
\[ \ce{LiOH(s) ->[\ce{H2O}] Li^{+}(aq) + OH^{-}(aq)}\]
У цій реакції гідроксид літію (\(\ce{LiOH}\)) дисоціює на іони літію (\(\ce{Li^{+}}\)) і гідроксиду (\(\ce{OH^{-}}\)) при розчиненні у воді.
Одним із способів визначення класу сполук є опис різних характеристик, які його члени мають спільні. У випадку з сполуками, відомими як кислоти, загальні характеристики включають кислий смак, здатність змінювати колір лакмусу рослинного барвника на червоний, а також здатність розчиняти певні метали і одночасно виробляти газ водню. Для з'єднань, званих основами, загальними характеристиками є слизька текстура, гіркий смак і здатність змінювати колір лакмусу на синій. Кислоти та основи також реагують між собою, утворюючи сполуки, загальновідомі як солі.
Хоча ми включаємо їх смаки серед загальних характеристик кислот та основ, ми ніколи не виступаємо за дегустацію невідомої хімічної речовини!
Хіміки воліють, однак, мати визначення кислот і підстав в хімічному плані. Шведський хімік Сванте Арреніус розробив перші хімічні визначення кислот і основ в кінці 1800-х років. Арреній визначив кислоту як сполуку, що збільшує концентрацію іона водню (Н +) у водному розчині. Багато кислот є простими сполуками, які виділяють катіон водню в розчин при їх розчиненні. Аналогічно Арреній визначив основу як сполуку, яка збільшує концентрацію гідроксид-іона (ОН −) у водному розчині. Багато основ - це іонні сполуки, які мають іон гідроксиду як їх аніон, який виділяється, коли основа розчиняється у воді.
| Кислоти | Основи | ||
|---|---|---|---|
| Формула | Ім'я | Формула | Ім'я |
| HCl (aq) | соляна кислота | NaOH (aq) | гідроксид натрію |
| Гбр (aq) | бромна кислота | КОН (aq) | гідроксид калію |
| HI (aq) | воднева кислота | Мг (ОН) 2 (aq) | гідроксид магнію |
| Н 2 С (кв) | сірчана кислота | Са (ОН) 2 (aq) | гідроксид кальцію |
| НС 2 Н 3 О 2 (ак) | оцтова кислота | NH 3 (aq) | нашатирний спирт |
| HNO (3 кв) | азотна кислота | ||
| HNO (2 кв) | азотна кислота | ||
| Н 2 СО 4 (кв) | сірчана кислота | ||
| Н 2 СО 3 (кв) | сірчиста кислота | ||
| ХКло (3 кв) | хлорна кислота | ||
| ХЛО (4 кв) | хлористої кислоти | ||
| ХКло (2 кв) | хлорноватиста кислота | ||
| Н 3 РО 4 (кв) | фосфорна кислота | ||
| Н 3 РО 3 (кв) | фосфорна кислота | ||
Багато підстав та їх водні розчини названі з використанням звичайних правил іонних сполук, які були представлені раніше; тобто вони називаються гідроксидними сполуками. Наприклад, базовий гідроксид натрію (NaOH) є одночасно іонним з'єднанням і водним розчином. Однак водні розчини кислот мають свої правила іменування. Назви бінарних кислот (з'єднань з воднем і одним іншим елементом в їх формулі) засновані на корені назви іншого елемента, якому передує приставка гідро - і за ним суфікс - іс кислота. Таким чином, водний розчин HCl [позначається «HCl (aq)»] називається соляною кислотою, H 2 S (aq) називається сірчановодневою кислотою тощо. Кислоти, що складаються з більш ніж двох елементів (зазвичай водню і кисню і деякого іншого елемента), мають назви, засновані на назві іншого елемента, за яким слідує суфікс - іс кислота або -озная кислота, в залежності від кількості атомів кисню у формулі кислоти. Інші приставки, як пер- і гіпо-, також фігурують в назвах деяких кислот. На жаль, не існує суворого правила щодо кількості атомів кисню, які пов'язані з суфіксом - ic acid; назви цих кислот найкраще запам'ятовувати. У таблиці\(\PageIndex{1}\) перераховані деякі кислоти і основи і їх назви. Зверніть увагу, що кислоти мають водень, записаний першим, як ніби це був катіон, тоді як більшість основ мають негативний іон гідроксиду, якщо він фігурує у формулі, записаній останньою.
Назва кисню походить від латинського означає «виробник кислоти», оскільки його першовідкривач Антуан Лавуазьє вважав, що це найважливіший елемент кислот. Лавуазьє помилявся, але зараз вже пізно міняти назву.
Приклад\(\PageIndex{1}\)
Назвіть кожну речовину.
- ВЧ (aq)
- Sr (ОН) 2 (aq)
Рішення
- Ця кислота має в своїй формулі всього два елементи, тому в її назву входить гідро - приставка. Стебло назви іншого елемента, фтор, є фтором, і ми також повинні включати закінчення - ic acid. Його назва - плавикова кислота.
- Ця основа названа як іонна сполука між іоном стронцію та гідроксидним іоном: гідроксидом стронцію.
Вправа\(\PageIndex{1}\)
Назвіть кожну речовину.
- H 2 сек (кв.)
- Ба (ОН) 2 (aq)
Зверніть увагу, що одна база, зазначена в таблиці\(\PageIndex{1}\) - аміак - не має гідроксиду як частину своєї формули. Як це з'єднання збільшує кількість гідроксид-іона у водному розчині? Замість того, щоб дисоціювати на гідроксидні іони, молекули аміаку реагують з молекулами води, приймаючи іон водню з молекули води для отримання іона амонію та гідроксидного іона:
\[NH_{3(aq)} + H_2O_{(ℓ)} \rightarrow NH^+_{4(aq)} + OH^−_{(aq)} \label{Eq1}\]
Оскільки ця реакція аміаку з водою викликає збільшення концентрації гідроксидних іонів в розчині, аміак задовольняє визначення основи Арреніуса. Багато інших азотовмісних сполук є основами, оскільки вони занадто реагують з водою для отримання гідроксидних іонів у водному розчині.