Kwasy, zasady, sole - wiadomości dla gimnzjum i nie tylko
Elektrolity – substancje, których roztwory wodne przewodzą prąd elektryczny np. kwasy, zasady, sole.
Nieelektrolity – substancje, których roztwory wodne nie przewodzą prądu elektrycznego np. cukier, alkohol.
Dysocjacja elektrolityczna – rozpad elektrolitów na jony w wyniku oddziaływań między substancją rozpuszczoną, a rozpuszczalnikiem. Najczęściej ulegają związki o wiązaniu jonowym lub kowalencyjnym silnie polarnym. Działanie wody podczas tego procesu polega na uwalnianiu już istniejących jonów z sieci krystalicznej substancji o wiązaniu jonowym lub tworzeniu jonów z cząsteczek o wiązaniu silnie polarnym.
Kwasy
Kwasy to związki chemiczne składające się z atomów wodoru i reszt kwasowych
Wzór ogólny kwasów HnRn [ H – wodór, n – liczba atomów wodoru, R – reszta kwasowa, n – wartościowość R]
Ze względu na zawartość tlenu kwasy dzielimy na:
- beztlenowe, otrzymuje się m.in. w procesie rozpuszczania w wodzie związku chemicznego, który otrzymuje się w wyniku syntezy wodoru z odpowiednim niemetalem np.:
HCl – kwas solny (chlorowodorowy)
Właściwości : bezbarwna ciecz o max. stężeniu 36%. w stanie stężonym dymi na biało. ma właściwości żrące. zabarwia papierek wskaźnikowy na różowo
Zastosowanie : farmaceutyczny, barwniki, cukierniczy, lutownictwo, chemiczne, tworzywa sztuczne, garbarstwo, włókienniczy.
Otrzymywanie:
1) H2 + Cl2 = 2HCl^ 2) HCl^ + H2O = HClc
H2S – kwas siarkowodorowy
Właściwości: bezbarwna ciecz, o ostrym zapachu zgniłych jaj, trująca, łatwo rozpuszcza się w wodzie.
Zastosowanie: jako odczynnik chemiczny w laboratoriach.
Otrzymywanie:
1) H2 + S = HhS^ 2) H2S^ + H2O = H2Sc
- tlenowe, można otrzymać w wyniku reakcji chemicznej odpowiedniego tlenku niemetalu z wodą np.:
H2SO4 – kwas siarkowy (VI)
Właściwości : ma 2x większą gęstość niż woda i zabarwia papierek wskaźnikowy na
czerwono.
Zastosowanie: materiały wybuchowe, akumulator, środki piorące, sztuczne włókna, petrochemiczny, nawozy sztuczne, kosmetyki, barwniki.
Otrzymywanie:
SO3 + H2O = H2SO4
H2SO3 – kwas siarkowy (IV)
Właściwości: ciecz, bakteriobójcza, grzybobójcza, owadobójcza, niszczy rośliny, bieląca, trująca i silnie drażniącą błony śluzowe.
Zastosowanie: włókienniczy do bielenia, papierniczy.
Otrzymywanie:
SO2 + H2O = H2SO3
HNO3 – kwas azotowy (V)
Właściwości : Bezbarwna ciecz dymiąca na brązowo, reagująca z białkiem, zabarwiając je na żółto. zabarwia papierek wskaźnikowy na różowo.
Zastosowanie : lakiery, barwniki, materiały wybuchowe, leki, nawozy i tworzywa sztuczne.
Otrzymywanie:
1) 2N2 + 5O2 = 2N2O5 2) N2O5 + H2O = 2HNO3
H2CO3 – kwas węglowy
Właściwości : słaby i nietrwały, łatwo się rozkłada na H2O i CO2.
Zastosowanie: produkcja napojów gazowanych.
Otrzymywanie:
1) C + O2 = CO2 2) CO2 + H2O = H2CO3
H3PO4 – kwas fosforowy (V)
Właściwości: substancja stała o max. stężeniu 85%, bezbarwna, krystaliczna dobrze rozpuszczalna w wodzie, działa drażniąco na skórę i błony śluzowe, ale nie jest silnie żrąca.
Zastosowanie: nawozy sztuczne, preparaty farmaceutyczne, odrdzewiane metali.
Otrzymywanie:
1) P4 + 5O2 = P4O10 2) P4O10 + 6H2O = 4H3PO4
H2SiO3 – kwas krzemowy, CH3CO2H – kwas octowy, H3BO3 – kwas borowy itp.
Dysocjacja kwasów
Kwasy w roztworach wodnych dysocjują na kationy (+) wodorowe i aniony (-) reszt kwasowych.
Ogólne równanie dysocjacji: HnRn + H2O = nH+ + Rn – np.:
HCl = H+ + Cl- , kwas solny pod wpływem H2O dysocjuje na kation wodorowy i anion chlorkowy.
H2S = 2H+ + S2 - , kwas siarkowodorowy pod wpływem H2O dysocjuje na 2 kationy wodorowe i anion siarczkowy.
H2SO4 = 2H+ + SO42 – , kwas siarkowy (VI) pod wpływem H2O dysocjuje na 2 kationy wodorowe i anion siarczanowy (VI).
HNO3 = H+ + NO3- , kwas azotowy (V) pod wpływem H2O dysocjuje na kation wodorowy i anion azotanowy (V)
H3PO4 = 3H+ + PO43 - , kwas fosforowy (V) pod wpływem H2O dysocjuje na 3 kationy wodorowe i anion fosforowy (V)
H2SO3 i H2CO3 nie ulegają dysocjacji ponieważ są nietrwałe.
UWAGA!! Pamiętaj chemiku młody wlewaj zawsze kwas do wody!!
Wodorotlenki ( zasady)
Wodorotlenki są związkami pierwiastków (zwykle metali) i grupy wodorotlenowej.
Wzór ogólny zasad: Men(OH)n [ Me – metal, OH – grupa wodorotlenowa lub hydroksylowa, n – ilość grup i wart. metalu]
Wodorotlenki rozpuszczalne w wodzie tworzą zasady, np.:
NaOH – zasada sodowa (wodorotlenek sodu)
Właściwości: substancja stała, biała, higroskopijna, rozpuszczalna w wodzie, żrąca, stężona to soda żrąca.
Zastosowanie: mydło i środki piorące, papieru, szkła, barwników, gumy, sztucznego jedwabiu.
Otrzymywanie:
metal + woda = wodorotlenek + wodór gaz 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2^
LUB
tlenek metalu + woda = zasada Na2O + H2O = 2NaOH
KOH – zasada potasowa (wodorotlenek potasu)
Właściwości: substancja stała, biała, rozpuszcza się w wodzie przy czym daje dużo ciepła, silnie żrąca, higroskopijna.
Zastosowanie: mydło, suszenia i bielenie, odczynnik laboratoryjny, w litografii w procesie grawerowanie, do pochłaniania gazów np.: CO2 z powietrza.
Otrzymywanie:
2K + 2H2O = 2KOH + H2^
LUB
K2O + H2O = 2KOH
Ca(OH)2 – zasada wapniowa (wodorotlenek wapnia), Ba(OH)2 – zasada barowa (wodorotlenek baru),
Al(OH)3 – zasada glinowa (wodorotlenek glinu) ,
Dysocjacja zasad
Zasady w roztworach wodnych dysocjują na kationy (+) metali i aniony (-) wodorotlenowe OH
Ogólne równanie dysocjacji: Men(OH)n + H2O = Men+ + nOH-
NaOH = Na+ + OH- , zasada sodowa pod wpływem H2O dysocjuje na kation sodu i anion wodorotlenowy.
KOH = K+ + OH- , zasada potasowa pod wpływem H2O dysocjuje na kation potasu i anion wodorotlenowy.
Ca(OH)2 = Ca2+ + 2OH- , zasada wapniowa pod wpływem H2O dysocjuje na kation wapnia i 2 aniony wodorotlenowe.
Mg(OH)2 = Mg2+ + 2OH- , zasada magnezowa pod wpływem H2O dysocjuje na kation magnezu i 2 aniony wodorotlenowe
Ba(OH)2 = Ba2+ + 2OH- , zasada barowa pod wpływem H2O dysocjuje na kation baru i 2 aniony wodorotlenowe.
Sole
Są to związki chemiczne, których cząsteczki zawierają atom (grupę atomów) metalu lub grupę amonową NH4 oraz resztę kwasową. Wzór ogólny soli: MaRb [ M – metal, R – reszta kwasowa, a – liczba atomów metalu w cząsteczce soli (wartościowość reszty kwasowej), b – liczba reszty kwasowej w cząsteczce soli ( wartościowość metalu)]
SOLE KWASU
solnego siarkowego (VI) azotowego (V) fosforowego (V) węglowego
to
CHLORKI to
SIARCZANY (VI) to
AZOTANY (V) to
FOSFORANY (V) to
WĘGLANY
MoClo
Mo(SO4)o
Mo(NO3)o Mo(PO4)o Mo(CO3)o
Najprostszy sposób ustalenia wzoru sumarycznego soli wynika ze wzoru ogólnego soli i wymaga bezwzględnego stosowania reguły: liczba atomów M x wartościowość M = liczba R x wartościowość R.
Gdy wartościowość metalu i reszty kwasowej są identyczne to nic się na dole nie pisze, np.:
NaCl CaSO4 KNO3 AlPO4 AgCO3
CaCl2 Na2SO4 Mg(NO3)2 K3PO4 Pb(CO3)2
REAKCJE OTRZYMYWANIA SOLI [ jest 16]:
1. METAL + KWAS SÓL + WODÓR^ , reakcja wypierania wodoru, nie ulęgają jej metale szlachetne i półmetale oraz kwas azotowy, np.:
zapis słowny: magnez + kwas siarkowy (VI) = siarczan (VI) magnezu + wodór^
zapis cząsteczkowy: Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2^
zapis jonowy: Mg + 2H+ + SO42- = Mg+ + SO42- + H2^
skrócony zapis jonowy: Mg + H2 = Mg+ + H2^
2. ZASADA + KWAS SÓL + WODA , reakcja zobojętniania, np.:
zapis słowny: wodorotlenek magnezu + kwas fosforowy (V) = fosforan (V) magnezu + woda
zapis cząsteczkowy: 3Mg(OH)2 +2H3PO4 = Mg3 (PO4)2 + 6H2O
zapis jonowy: 3Mg2+ + 6OH- + 6H+ + 2PO43- = 3Mg2+ + PO43- + 6H2O
skrócony zapis jonowy: 6OH- + 6H+ = 6H2O
3. TLENEK METALU + KWAS SÓL + WODA np.:
zapis słowny: tlenek glinu + kwas węglowy = węglan glinu + woda
zapis cząsteczkowy: Al2O3 + 3H2CO3 = Al2(CO3)3 + 3H2O
4. SÓL + KWAS INNA SÓL + INNY KWAS , reakcja zachodzi tylko wtedy gdy powstaje sól trudno rozpuszczalna wodzie, np.:
zapis słowny: chlorek baru + kwas siarkowy (VI) = siarczan (VI) baru + kwas solny
zapis cząsteczkowy: BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl
zapis jonowy: Ba2+ + 2Cl- + 2H+ + SO42- = BaSo4 + 2H+ + 2Cl-
skrócony zapis jonowy: Ba2+ + SO42- = BaSo4
5. SÓL 1 + ZASADA 1 SÓL 2 + ZASADA 2 , reakcja zachodzi tylko wtedy gdy powstaje sól trudno rozpuszczalna wodzie, np.:
zapis słowny: siarczan (VI) miedzi (II) + wodorotlenek sodu = siarczan (VI) sodu + wodorotlenek miedzi (II)
zapis cząsteczkowy: 2NaOH + CuSO4 = Na2SO4 + Cu(OH)2
zapis jonowy: 2Na+ + 2OH- + Cu2+ + SO42- = 2Na+ + SO42- + Cu(OH)2
skrócony zapis jonowy: 2OH- + Cu2+ = Cu(OH)2
6. SÓL 1 + SÓL 2 SÓL 3 + SÓL 4 , reakcja zachodzi tylko wtedy gdy powstaje sól trudno rozpuszczalna wodzie, np.:
zapis słowny: węglan sodu + chlorek wapnia = chlorek sodu + węglan wapnia
zapis cząsteczkowy: Na2Co3 + CaCl = NaCl + CaCO3
7. WODOROTLENEK + TLENEK KWASOWY SÓL + WODA , np.:
zapis słowny: wodorotlenek wapnia + tlenek siarki (VI) = siarczan (VI) wapnia + woda
zapis cząsteczkowy: Ca(OH)2 + SO3 = CaSO4 + H2O
Dysocjacja soli
Są sole nierozpuszczalne i rozpuszczalne, Sole rozpuszczalne w wodzie ulęgają dysocjacji jonowej pod wpływem cząsteczek wody na kationy (+) i aniony (-). Kationami są dodatnie jony metalu, wartość ich ładunku zależy od wartościowości metalu. Anionami są ujemne jony reszty kwasowej, wartość ich ładunku zależy od wartościowości reszty kwasowej.
Ogólne równanie dysocjacji soli: MaRb aMb+ + bRa- , np.:
Al2(SO4)3 = 2Al3+ + 3SO42- , 1 cząsteczka siarczanu (VI) glinu pod wpływem H2O dysocjuje na 2 kationy glinu i 3 aniony siarczanowe (VI)