Классификация кислот

• Определение кислот
• Классификация кислот по составу
• Классификация кислот по основности
• Сильные и слабые кислоты
• Тривиальные названия некоторых кислот
• «Протон» или «катион»?
• Кислоты и индикаторы

Определение кислот

Кислоты ‒ это вещества, способные в растворах отдавать катион (протон) водорода.

Примеры диссоциации кислот:

HCl ↔ H⁺ + Cl^‒

H₂SO₄ ↔ 2H⁺ + SO₄^2‒

Если пока понятие диссоциации неизвестно, легче ориентироваться по общим формулам кислот:

Важен не только состав, но и последовательность. На первом месте должен стоять водород, за ним – элемент, если в составе есть кислород, то он должен стоять последним. Например, HCl – кислота (соответствует формуле HЭ), H₂S – тоже кислота (на первом месте водород, на втором - сера), а вот NH₃ несмотря на то, что состоит из водорода и элемента, не является кислотой, это легко определить по последовательности: в этой формуле сначала стоит элемент, а за ним – водород (иногда, чтобы запутать сдающего, составитель может написать не NH₃, а H₃N, Вы должны помнить, что NH₃ (аммиак), PH₃(фосфин), AsH₃ (арсин), CH₄ (метан) – не являются кислотами, так как в воде либо не диссоциируют, либо диссоциируют без образования протона водорода. H₂SO₄ – является кислотой, так как формула имеет порядок элементов «водород → элемент → кислород», а NaOH, тоже состоящая из элемента, кислорода и водорода – кислотой не является, так как тут последовательность будет такова: «элемент → кислород → водород».

Классификация кислот по составу

Кислоты можно разделить на кислородсодержащие и бескислородные. Не трудно догадаться, что бескислородные не содержат атомов кислорода, а кислородсодержащие - содержат. Кислородсодержащие кислоты образованы соответствующими оксидами, а бескислородные образованы прямым взаимодействием простых веществ.

Таб. Примеры бескислородных и кислородсодержащих кислот, образованных одним и тем же неметаллом

Бескислородные	Кислородсодержащие
HCl	HClO4
H2S	H2SO3
HBr	HBrO
HI	HIO2

Классификация кислот по основности

Кислоты могут отдать столько водорода, сколько имеется в их составе (в большинстве случаев, есть исключения). Если может отдать максимум один водород – то кислота относится к одноосновным, если может отдать максимум два протона водорода – то двухосновная и так далее.

Например:

HCl ↔ H⁺ + Cl^‒ (одноосновная)

H₂SO₄ ↔ 2H⁺ + SO₄^2‒ (двухосновная)

H₃PO₄ ↔ 3H⁺ + PO₄^3- (трехосновная/многоосновная)

Таб. Примеры кислот с разной основностью

Одноосновные (один водород)	Двухосновные (два водорода)	Многоосновные (три и более протона водорода)
HNO3	H2S	H3PO4
HF	H2SiO3	H3BO3
HBrO	H2CO3	H4P2O7

 

Сильные и слабые кислоты

От чего зависит сила кислот? В первую очередь от скорости отдачи протона водорода при диссоциации (чем быстрее кислота отдает протон водорода, тем она считается сильнее). Как определить скорость «на глаз», не имея под рукой никаких справочных материалов, кроме таблицы Менделеева?

1. Если кислота бескислородная, то скорость диссоциации можно определить по радиусу атома, образующего эту кислоту элемента. Напомним, что радиус увеличивается в ПС (периодической системе) сверху-вниз и справа-налево. Так, в ряду кислот HF → HCl → HBr → HI радиус увеличивается от фтора к йоду, так как йод стоит в ПС значительно ниже, чем фтор. Радиус фтора небольшой, поэтому протон водорода прочно связан со фтором, скорость диссоциации будет низкой, значит, кислота слабая. У йода пять электронных оболочек, между йодом и водородом большее расстояние, чем между фтором и водородом, поэтому молекула йодоводорода будет диссоциировать значительно быстрее, значит, кислота сильная. Аналогичную закономерность можно наблюдать в ряду кислот, образованных халькогенами (неметаллами VIА-группы): чем ниже халькоген, тем сильнее образуемая им кислота, поэтому H₂S слабее H₂Se, а H₂Se слабее, чем H₂Te.

2. Если кислота кислородсодержащая, то её сила зависит от количества кислорода, не входящего в гидроксо-группы. Чем больше кислорода вне -OH группы, тем сильнее кислота. Так, дихромовая кислота сильнее хромовой, потому как дихромовая кислота имеет четыре кислорода вне гидроксо-группы, а хромовая – два кислорода вне гидроксогруппы.

В ряду хлорсодержащих кислот наблюдается такая же закономерность:

 

Список сильных кислот: HI, HCl, HBr, HNO₃, HClO₄, HClO₃, HBrO₃, H₂SO₄, HMnO₄, H₂Cr₂O₇.

Список слабых кислот: H₂S, HF, HNO₂, H₂SO₃, H₂CO₃, HClO, карбоновые кислоты.

В действительности классификация кислот по их силе несколько богаче, и те кислоты, которые в школе записывают в слабые (например, ортофосфорную и фтороводородную) на самом деле относят к кислотам средней силы. Помимо классификации важно знать и названия кислот, а также их остатки. Остатками кислот называют отрицательно-заряженные ионы (анионы), которые образуются при диссоциации кислоты в воде. То есть остаток кислоты – это частица, которая остаётся, если отнять у кислоты весь водород. Вот несколько таблиц, в которых кислоты сгруппированы по силе, с указанием соответствующих кислотных остатков и примерами солей:

Таб. Самые сильные кислоты и их остатки

Формула	Название	Кислотный остаток	Пример соли
HI	йодоводородная	I‒	NaI -йодид натрия
HBr	Бромоводородная	Br‒	KBr – бромид калия
HCl	Хлороводородная, соляная	Cl‒	CaCl2 – хлорид кальция
HClO4	Хлорная	ClO4‒	NaClO4 – перхлорат натрия
H2SO4	Серная	SO42‒	K2SO4 – сульфат калия
HMnO4	Марганцовая	MnO4‒	NaMnO4 – перманганат натрия

 

Таб. Сильные кислоты и их остатки

Формула	Название	Кислотный остаток	Пример соли
HClO3	Хлорноватая	ClO3‒	KClO3 – хлорат калия
HBrO3	Бромноватая	BrO3‒	Ba(BrO3)2 – бромат бария
H2Cr2O7	Дихромовая	Cr2O72‒	(NH4)2Cr2O7 – дихромат аммония

 

Таб. Кислоты средней силы и их остатки (в ОГЭ и ЕГЭ считаем слабыми)

Формула	Название	Кислотный остаток	Пример соли
HNO2	Азотистая	NO2‒	NaNO2 – нитрит натрия
H3PO4	Фосфорная (ортофосфорная)	PO43‒	(NH4)3PO4 – фосфат аммония
HF	Фтороводородная (плавиковая)	F‒	CaF2 – фторид кальция
HClO2	Хлористая	ClO2‒	KClO2 – хлорит калия

 

Таб. Слабые кислоты и их остатки

Формула	Название	Кислотный остаток	Пример соли
H2S	Сероводородная	S2‒	MgS – сульфид магния
HCN	Циановодородная	CN‒	KCN – цианид калия
H2CO3	Угольная	CO32‒	CaCO3 – карбонат кальция
H2SO3	Сернистая	SO32‒	BaSO3 – сульфит бария
HClO	Хлорноватистая	ClO‒	NaClO – гипохлорит натрия
H2SiO3	Кремниевая	SiO32‒	K2SiO3 – силикат калия
CH3COOH	Уксусная	CH3COO‒*	CH3COONa – ацетат натрия

*В органических кислотах водород пишется не в начале молекулы, а в конце, например:

CH₃COOH – уксусная кислота, диссоциирует следующим образом:

CH₃COOH ↔ CH₃COO^‒ + H⁺

C₂H₅COOH – пропионовая кислота

CH₃CH₂COOH ↔ CH₃CH₂COO^‒ + H⁺

C₃H₇COOH –  масляная кислота.

C₃H₇COOH ↔ C₃H₇COO^‒ + H⁺

Задание в формате ЕГЭ с ответом:

Пример задания из КИМ ЕГЭ:

Задание по образцу ФИПИ:

Тривиальные названия некоторых кислот

Многие кислоты имеют альтернативное историческое название, например, хлороводородную кислоту еще называют соляной кислотой, потому что она образует самую популярную соль – NaCl (поваренная соль, используемая в быту). Фтороводородную кислоту называют плавиковой, так как она плавит стекло (поэтому данную кислоту не хранят в стеклянной таре). Муравьиную и щавелевую кислоты назвали так по источнику получения.

«Протон» или «катион»?

Для всех положительно заряженных частиц характерен термин «катион», однако, по отношению к водороду принято говорить «протон». А дело всё в том, что другие элементы при потере внешних электронов, все равно обладают электронами внутренних слоёв, тогда как водород, содержащий всего один электрон, потеряв его, становится протоном (нейтронов в ядре тоже нет).

Поэтому принято говорить, что кислота отдает не катион водорода, а протон водорода.

Кислоты и индикаторы

Для определения кислот в растворах можно использовать стандартные индикаторы (вещества, меняющие цвет в определенной среде): лакмус и метиловый оранжевый, фенолфталеин кислотами не окрашивается. Лакмус в кислых растворах (рН < 7) становится красным, а метиловый оранжевый – красным или розовым.