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]
Kwasy, obok zasad, jedno z podstawowych pojęć służących w języku chemii do prostego opisu wielu typów reakcji chemicznych. Wg klasycznej definicji Arrheniusa kwasami nazywa się związki chemiczne, które podczas dysocjacji jonowej w wodzie uwalniają jako kationy wyłącznie jony wodorowe H+ (które po połączeniu z cząsteczkami wody dają jony oksoniowe H3O+), zaś jako aniony tzw. reszty kwasowe.
Definicję tę można uogólnić na roztwory niewodne (teoria rozpuszczalnikowa kwasów i zasad), wodorosole i kwaśne estry (np. kwasy nukleinowe), a także modyfikować na różne sposoby (Brönsteda teoria kwasów i zasad, Bjerruma teoria kwasów i zasad, Lewisa teoria kwasów i zasad). Kwasy reagując z zasadami tworzą związki o ogólnej nazwie sole.
Kwasy, jak i inne związki chemiczne, można formalnie podzielić na: kwasy nieorganiczne (np. kwasy mineralne, woda sodowa, wodorotlenki wykazujące amfoteryczność) oraz kwasy organiczne (np. kwasy karboksylowe, kwasy tłuszczowe, hydroksykwasy, aminokwasy, kwasy nukleinowe). Bardzo rozcieńczone roztwory wielu kwasów mają smak kwaśny (np. kwasek cytrynowy, ocet, woda sodowa), niektóre są trujące (stężone kwasy porażają zmysł smaku).
Kwas nazywa się mocnym, jeśli łatwo ulega dysocjacji (miarą mocy kwasu jest wartość ich stałej dysocjacji). Do najczęściej używanych mocnych kwasów Arrheniusa należą: kwas azotowy(V), kwas siarkowy(VI), kwas solny. Stężone roztwory tych substancji, z powodu ich dużej reaktywności chemicznej, mogą niszczyć niektóre materiały, jak metale, tkaniny, papier czy skórę, dlatego praca z nimi wymaga wielu środków ostrożności.
zastosowanie :
Kwasy owocowe-jako składniki kosmetyków najczęściej stosuje się kwasy:
glikonowy,
mlekowy,
jabłkowy,
salicynowy,
cytrynowy
i winowy.
W kremach stanowią one dodatek ok.3%, a w preparatach złuszczających (peeling) nawet 10%.
Kwas cytrynowy-kwas bardzo rozpowszechniony w świecie roślinnym. Otrzymywany głównie przez fermentację niektórych cukrów, dekstryn, melasy. Stosowany w przemyśle spożywczym, włókienniczym, poligraficznym (dodatek do farb drukarskich), do wyrobu leków, stosowany w postaci cytrynianów. Sole kwasu cytrynowego zapobiegają krzepnięciu krwi, cytrynian sodu umożliwia konserwowanie krwi przeznaczonej do przetłaczania.
Kwasy borowe- stosowane m.in. w przemyśle szklarskim, metalurgii, dawniej do konserwowania żywności oraz jako łagodny środek dezynfekujący.
Kwasy karboksylowe- są stosowane najczęściej w postaci estrów, soli, halogenków acylowych, m.in. jako rozpuszczalniki, środki zapachowe, substancje powierzchniowo czynne oraz jako półprodukty syntez organicznych.
Kwasy żywiczne- stosowane(w postaci soli) głównie do produkcji farb i lakierów.
Kwasy akrylowe-stosowane do produkcji żywic akrylowych
Kwas antranilowy-stosowany jako odczynnik w analizie chemicznej, a w postaci estrów (metylowy, etylowy) o zapachu pomarańczy w przemyśle kosmetycznym i spożywczym(jako składnik kompozycji zapachowych i aromatów spożywczych)
Kwas benzoesowy-stosuje się do syntezy barwników. Sole, np.benzoeson sodu, stosuje się do konserwowania żywności i jako antyseptyki, a estry, np.benzoeson metylu, jako składniki kompozycji zapachowych.
Kwas mrówkowy-stosowany m.in. w farbiarstwie, do impregnacji tkanin, do garbowania skór, jako środek dezynfekujacy oraz w syntezie organicznej(np.otrzymywanie kwasu szczawiowego) i jako środek redukujący.(Estry kwasu mrówkowego)-mrówczany są stosowane jako składniki kompozycji zapachowych.
Kwas octowy-stosowany m.in.jako: rozpuszczalnik, do produkcji tworzyw sztucznych, środków leczniczych, barwników, jedwabiu octanowego (jedwab sztuczny), środków owadobójczych, bezwodnika octowego, acetonu,estrów(octany, np.benzylu, geranylu, terpinylu, są składnikami kompozycji zapachowych) oraz w przemyśle spożywczym(ocet).
Kwas priopionowy-estry kwasu pripionowego są stosowane jako substancje zapachowe i rozpuszczalniki.
Amoniak
Jest stosowany do produkcji kwasu azotowego, sody metodą Solvaya, soli amonowych(stosowanych często jako nawozy sztuczne), mocznika, cyjanowodoru, włókien sztucznych oraz jako czynnik chłodzący w urządzeniach chłodniczych. Amoniak jest podstawowym surowcem do produkcji kwasu azotowego i azotanów, mocznika, ponadto nawozów azotowych i sody. Jest także stosowany jako chłodniczy w chłodziarkach.
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.