Сильные кислоты и основания: их разнообразие и свойства

Все химические соединения делятся на органические и неорганические. Среди последних можно выделить четыре основных класса: простые, оксиды, соли и гидроксиды. Первые состоят из одного химического элемента. Это, к примеру, СІ2, І2, О2 и т. д. В состав молекул второго класса соединений входят два элемента, один из них — оксиген, второй — металл или неметалл. Соли состоят из катиона металла и аниона в виде кислотного остатка, например, Br-. Гидроксиды подразделяются на три разновидности, о них мы и расскажем в этой статье.

Классификация гидроксидов

Они бывают кислотными (кислоты), основными (основания) и амфотерными. Первые состоят из катиона металла и аниона в виде кислотного остатка, такого как СІ-, SO4-, РО4- и т. д. Вторые — из катиона металла и аниона, представленного гидроксильной группой ОН-. Амфотерные гидроксиды, в зависимости от условий, могут обладать свойствами, присущими обоим описанным выше разновидностям веществ. К таким относятся гидроксид железа, алюминия, хрома. Среди обоих групп гидроксидов есть очень химически активные вещества.

Сильные кислоты

Соединения этого класса, в зависимости от количества атомов гидрогена, содержащихся в составе их молекул, разделяются на трехосновные, двухосновные и одноосновные кислоты.

Большинство химически активных веществ относятся к первой группе. Сильные кислоты с одним атомом гидрогена — это хлоридная (соляная), йодоводородная, азотная. Их формулы: НСІ, НІ, HNO₃. Активная двухосновная кислота — серная (H₂SO₄). Средней силой обладают сернистая (H₂SO₃) и трехосновная ортофосфатная (Н₃РО₄). Уровень химической активности вещества прямо пропорционален его степени электролитической диссоциации, то есть способности растворяться в воде. Сильные кислоты способны быстро разъедать органические вещества, ткань, бумагу, кожу и т. д. Поэтому при работе с ними необходимо соблюдать меры предосторожности.

Щелочи

Так называются сильные основания. К ним относятся гидроксид калия, натрия, кальция и бария (КОН, NaOH, Са(ОН)₂, Ва(ОН)₂). Они также являются агрессивными веществами, с которыми следует работать осторожно.

Физические свойства сильных кислот

Соляная кислота (НСІ) — бесцветная едкая жидкость. Плотность максимально концентрированного раствора — 1,19 г/см³. Иодоводородная кислота (HBr) — прозрачная жидкость, обладающая резким запахом.

Температура кипения раствора максимальной концентрации составляет +127 градусов по Цельсию, плотность — 2,75 г/см³. Нитратная (азотная) кислота (HNO₃) — бесцветная жидкость, дымящаяся на открытом воздухе. Плотность максимально концентрированного раствора — 1,5 г/см³, температура кипения — 82,6 градуса по Цельсию. Сульфатная (серная) кислота — тоже жидкость, не имеющая ни цвета, ни запаха. Закипает при температуре 279,6 градуса по Цельсию, обладает плотностью 1,8 г/см³.

Химические свойства

Соляная и йодоводородная — типичные кислоты. Первое их свойство — способность реагировать с металлами, находящимися левее водорода в таблице активности. При такого рода взаимодействии происходит замещение атома гидрогена с атомом металла, вследствие чего образуется хлорид и выделяется водород в виде газа. Уравнение выглядит следующим образом: 2НСІ + 2К = 2КСІ + Н₂. Также эти сильные кислоты могут вступать в реакции обмена с солями. Этот тип химических реакций происходит только в том случае, если один из конечных продуктов является водой, выделяется в виде газа или выпадает в осадок.

В качестве примера можно привести следующее уравнение: НСІ + AgNO₃ = AgCl + HNO₃. Хлорид серебра выпадает в осадок. Еще одним свойством таких кислот является способность реагировать с оксидами (основными). В таком случае мы получим хлорид металла и воду. Такого рода химическое взаимодействие можно выразить в виде уравнения: СаО + 2НСІ = СаСІ₂ + Н₂О. Также они могут реагировать с основаниями с образованием соли металла и воды. Пример: КОН + НСІ = КСІ + Н₂О. Химические свойства серной и азотной кислот различаются в зависимости от количества вещества в растворе. Концентрированные могут взаимодействовать не только с активными металлами (стоящими левее водорода в ряду), но и с неактивными, которые находятся правее Н₂ (это, к примеру, медь, висмут и т. д.). В этом случае, кроме стандартных веществ (сульфата/нитрата и воды), выделится еще и газ (диоксид сульфура/нитрогена).

Физические свойства щелочей

Гидроксид калия представляет собой кристаллы без цвета и запаха. Они обладают чрезвычайно высокой гигроскопичностью. Натрия — твердое вещество белого цвета. Также характеризуется высоким уровнем гигроскопичности. Бария — выглядит так же, как и гидроксид калия. Кальция — как порошок белого цвета.

Химические свойства

Этот тип гидроксидов участвует, в основном, в реакциях обмена. Например, с солями. В таком случае образуются новые соль и основание. Примером может служить такое уравнение: 2КОН + CuSO₄ = Cu(OH)₂ + К₂SO₄. Первое из образовавшихся химических соединений выпадает в осадок. Также щелочи реагируют с кислотами. Вследствие этого процесса мы получим соль и воду. Пример уравнения: Са(ОН)₂ + 2НСІ = СаСІ₂ + 2Н₂О. Кроме того, вещества данного типа способны вступать в химическое взаимодействие с кислотными оксидами. При этом образовавшимися веществами будут также соль и вода. В качестве примера можно привести такое уравнение: 2КОН + СО₂ = К₂СО₃ + Н₂О. Подобная реакция происходит и при добавлении амфотерного оксида. Кроме того, благодаря своим химическим свойствам щелочи используются в производстве мыла. В этом процессе осуществляется их реакция с жиром. Например, если смешать стеарин с гидроксидом калия (или натрия), получим стеарат калия/натрия и воду. Стеарат калия является одним из компонентов жидкого мыла, натрия — обычного.