Kwasy

1. Wzór ogólny kwasów:

H^I_m R^m

R – reszta kwasowa

1. Podział kwasów

KWASY

beztlenowe tlenowe

HCl, H₂S H₂SO_4, H₂CO_3, HNO₃

1. Nazewnictwo kwasów

   1. tlenowych

H₂SO₄ – kwas siarkowy (VI) H₂SO₃ – kwas siarkowy (IV)

HNO₃ – kwas azotowy (V) HNO₂ – kwas azotowy (III)

H₂SiO₃ – kwas metakrzemowy (IV) H₄SiO₄ – kwas ortokrzemowy (IV)

HPO₃ – kwas metafosforowy (V) H₃PO₄ – kwas ortofosforowy (V)

HPO₂ – kwas metafosforowy (III) H₃PO₃ – kwas ortofosforowy(III)

1. beztlenowych

HBr – kwas bromowodorowy HI – kwas jodowodorowy

HCl – kwas chlorowodorowy H₂S – kwas siarkowodorowy

1. Otrzymywanie kwasów

   1. kwasy tlenowe otrzymujemy w reakcjach:

• tlenków niemetali z wodą

N₂O₅ + H₂O 2 HNO₃

• mocnego kwasu z solą kwasu słabego

H₂SO₄ + CaCO₃ CaSO₄ + H₂O + CO₂

H₂CO₃

1. kwasy beztlenowe powstają przez rozpuszczenie w wodzie gazowych wodorów niemetali z grupy tlenowców i fluorowców

H₂S_(g) H₂O H₂S_(c)

HCl_(g) H₂O HCl_(c)

1. Dysocjacja kwasów

Kwasy, które w czasie dysocjacji odczepiają jeden kation wodorowy nazywamy jednoprotonowymi, np. HNO₃, HCl.

Kwasy posiadające w cząsteczkach więcej niż jeden atom wodoru nazywamy:

• dwuprotonowymi - odczepiają dwa kationy wodorowe np. H₂SO₄,

• trójprotonowymi - odczepiają trzy kationy wodorowe, np. H₃PO₄.

Wieloprotonowe kwasy dysocjują stopniowo.

W pierwszym etapie następuje odłączenie 1 kationu wodoru - dysocjacja pierwszego stopnia, w następnym etapie zachodzi odłączenie kolejnego kationu wodoru i tak do momentu, gdy wszystkie jony zdysocjują, np.:

Dysocjacja kwasu siarkowego(VI)

I stopień dysocjacji:
H₂SO₄   ^H2O    H⁺   +   HSO₄ ^-
1 cząsteczka kwasu siarkowego(VI) dysocjuje na 1 kation wodoru i 1 anion wodorosiarczanowy(VI)
II stopień dysocjacji:
HSO₄ ^{-    H2O}   H⁺   +   SO₄^{2 -}
1 anion wodorosiarczanowy(VI) dysocjuje na 1 kation wodoru i 1 anion siarczanowy(VI)

Można to zapisać sumarycznie: H₂SO₄ ^H2O 2H⁺ + SO₄^2-

Na pierwszym stopniu dysocjacji cząsteczki dysocjują najmocniej, a na kolejnych coraz słabiej (łatwiej przebiega dysocjacja na pierwszym stopniu niż na dalszych).

Dysocjacja kwasu ortofosforowego(V)

1. H₃PO₄ ^H2O H⁺ + H₂PO₄^-

2. H₂PO₄^{- H2O} H⁺ + HPO₄^2-

3. HPO₄^{2- H2O} H⁺ + PO₄^3-

Można to zapisać sumarycznie: H₃PO₄ ^H2O 3H⁺ + PO₄^3-

Dysocjacja kwasu węglowego

1. CO₂ + H₂O ^H2O HCO₃^- + H⁺

2. HCO₃ ^{- H2O} H⁺ + CO₃^2-

Można to zapisać sumarycznie: CO₂ + H₂O ^H2O 2H⁺ + CO₃^2-

Oczywiście w roztworze wodnym nie istnieje wolny proton H⁺. Problematyczne jest również istnienie jonu H₃O⁺. Cząsteczki wody w stanie ciekłym oddziaływują ze sobą i w rzeczywistości mamy do czynienia z agregatami składającymi się z kilku cząsteczek wody otaczającymi jon wodorowy. Być może dlatego jon wodorowy w wodzie powinniśmy oznaczać jako H₉O₄⁺:

Aby nie przesądzać o wielkości jonu, która to wielkość może zmieniać się z zależności od warunków (np. temperatury), hydratowany jon wodorowy zapisujemy umownie jako H₃O⁺ i nazywamy go jonem hydroniowym (oksoniowym). Często zapisujemy go symbolem H⁺, pamiętając o tym, że w roztworze wodnym jest on zawsze hydratowany, czyli uwodniony.

2. Moc kwasów

Moc kwasów zazwyczaj rośnie ze wzrostem elektroujemności pierwiastka kwasotwórczego, a dla kwasów tlenowych ze wzrostem liczby atomów tlenu w cząsteczce.

1. mocne kwasy czyli takie, które w roztworach wodnych ulegają prawie całkowitej dysocjacji:

• kwasy tlenowe: HNO₃, H₂SO₄, HClO₄

• kwasy beztlenowe: HCl, HBr, HI

2. kwasy średniej mocy: H₂SO₃, H₃PO₄, HClO₃, H₃AsO₄, HClO₂, HF

3. słabe kwasy - tylko niewielki ułamek cząsteczek rozpada się na jony, a reszta pozostaje w roztworze pod postacią cząsteczek niezdysocjowanych: H₂CO₃ (CO₂+H₂O)_, HCN, H₂S, HNO₂, CH₃COOH, H₂SiO₃, HClO

1. Reakcje kwasów

• reakcje z wodorotlenkami:

HNO₃ + KOH →KNO₃ + H₂O

• reakcje z tlenkami zasadowymi

2 HBr + CaO →CaBr₂ + H₂O

• metale aktywne (aktywniejsze od wodoru) wypierają wodór z kwasów

2 H₃PO₄ + 3 Mg →Mg₃(PO₄)₂ + 3 H₂

Jeżeli w cząsteczce kwasu nie wszystkie kationy wodorowe zostaną zastąpione metalem to otrzymuje się wodorosole:

H₂SO₄ + NaOH → Na₂SO₄ + H₂O (powstaje sól obojętna)

H₂SO₄ + NaOH → NaHSO₄ + H₂O (powstaje wodorosól wodorosiarczan(VI) sodu)

W przypadku niecałkowitego podstawienia anionów wodorotlenkowych w cząsteczce zasady resztami kwasowymi otrzymuje się hydroksysole (sole zasadowe):

2HCl + Mg(OH)₂ → MgCl₂ + 2H₂O (powstaje sól obojętna)

2HCl + Mg(OH)₂ → MgOHCl + 2H₂O (powstaje hydroksysól chlorek hydroksomagnezu)