5. Kwasy

Właściwości chemiczne

Związki zbudowane z atomów wodoru i reszty kwasowej o wzorze ogólnym 

HnR

n – wartościowość reszty kwasowej R.


Podział


Podział wodorotlenków

Grafika: oprac. Sylwia Zelek-Pogudz, licencja CC BY-SA 4.0 
[na podst. Krzysztof M. Pazdro. Anna Rola-Noworyta –
Chemia. Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów –  wydanie 2014].

Nazwy

Ogólnie nazwy kwasów beztlenowych tworzy się dodając do nazwy pierwiastka tworzącego kwas końcówkę "wodorowy".

  • kwas chlorowodorowy, kwas solny HCl(aq) 
  • kwas fluorowodorowy HF(aq)
  • kwas bromowodorowy  HBr(aq)
  • kwas jodowodorowy HI(aq)
  • kwas siarkowodorowy H2S(aq)

Nazwy kwasów tlenowych wywodzą się od nazwy niemetalu z końcówką „-owy”. Jeżeli ten sam pierwiastek tworzy kwasy na różnych stopniach utlenienia, to w nawiasie za nazwą podaje się wartościowość tego niemetalu w danym kwasie. Jest to nomenklatura kwasowa skrócona, usunięta z zaleceń PTChem. Obok podano również nazwy kwasowe systematyczne, w których na końcu podany jest ładunek anionu (reszty kwasowej).

  • H2SO3 – kwas siarkowy(IV) – kwas trioksosiarkowy(2-)
  • H2SO4 – kwas siarkowy(VI) – kwas tetraoksosiarkowy(2-)
  • HNO3 – kwas azotowy(V) – kwas trioksoazotowy(1-)
  • HNO2 – kwas azotowy(III) – kwas dioksoazotowy(1-)
  • H3PO4 – kwas ortofosforowy(V) – kwas tetraoksofosforowy(3-)
  • H2CO3 – kwas węglowy – kwas trioksowęglowy(2-) *

* ponieważ kwas węglowy jest kwasem nietrwałym za bardziej poprawny uważa się zapis wzoru w postaci H2O · CO2.



Dla rozszerzenia i utrwalenia wiedzy obejrzyj film Nomenklatura kwasów.

Film: Nomenklatura kwasów*. Źródło: Piotr Dzwoniarek, GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.


Reakcje prowadzące do otrzymania kwasów

Poniższy schemat przedstawia dwie spośród metod otrzymywania kwasów.

otrzymywanie kwasy

Grafika: Wybrane laboratoryjne metody otrzymywania kwasów nieorganicznych*. Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.


Reakcje prowadzące do otrzymania kwasów beztlenowych

  • Rozpuszczanie wodorków niemetali w wodzie

H2 + Cl2 2 HCl     HCl(gaz) + H2O HCl(aq)


Wczytywanie pliku Odtwarzacz wideo.
Aktualny czas 0:00
Czas trwania 0:00
Załadowany: 0.00%
Typ strumienia NA ŻYWO
Pozostały czas 0:00
 
1x
  • Rozdziały
  • Opisy wyłączone, zaznaczone
  • Napisy wyłączone, zaznaczone
    Źródło: Oficyna Pazdro, Otrzymywanie chlorowodoru i kwasu chlorowodorowego (cz. 1): Doświadczenie 7.6 (cz. 1), 26.03.2020
    [dostęp: 20.02.2023]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=3aR1b_CXY0g.
    Wczytywanie pliku Odtwarzacz wideo.
    Aktualny czas 0:00
    Czas trwania 0:00
    Załadowany: 0.00%
    Typ strumienia NA ŻYWO
    Pozostały czas 0:00
     
    1x
    • Rozdziały
    • Opisy wyłączone, zaznaczone
    • Napisy wyłączone, zaznaczone
      Źródło: Oficyna Pazdro, Otrzymywanie chlorowodoru i kwasu chlorowodorowego (cz. 2): Doświadczenie 7.6 (cz. 2), 26.03.2020
      [dostęp: 20.02.2023]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=Od3xKceZAWE.

      H2 + S H2S     H2S(gaz) + H2O H2S(aq)

      • Reakcje niektórych niemetali z wodą

      Cl2 + H2O HCl + HClO   (podobnie reagują brom i jod)


      Reakcje prowadzące do otrzymywania kwasów tlenowych

      • Reakcje tlenków niemetali o charakterze kwasowym z woda

      N2O5+ H2O 2 HNO3

      SO3 + H2O H2SO4

      P4O10 + 6 H2O 4 H3PO4

      Wczytywanie pliku Odtwarzacz wideo.
      Aktualny czas 0:00
      Czas trwania 0:00
      Załadowany: 0.00%
      Typ strumienia NA ŻYWO
      Pozostały czas 0:00
       
      1x
      • Rozdziały
      • Opisy wyłączone, zaznaczone
      • Napisy wyłączone, zaznaczone
        Źródło: Oficyna Pazdro, Spalanie fosforu i otrzymywanie kwasu fosforowego(V): Doświadczenie 7.5, 26.03.2020 
        [dostęp: 20.02.2023]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=mgD44czTnm0.

        CO2 + H2O H2O · CO2

        N2O3+ H2O 2 HNO2

        SO2 + H2O H2SO3

        • Strącania osadu, jeżeli kwas jest słabo rozpuszczalny

        H2SO4 + Na2SiO3  H2SiO3 + Na2SO4

        • Powstawania słabego elektrolitu, lub nietrwałego kwasu

        CaS + HNO3  Ca(NO3)2 + H2S↑     lub     CaCO3 + HCl  CaCl2 + H2O · CO2 


        Budowa i właściwości fizyczne

        Kwasy rozpuszczalne w wodzie są elektrolitami, dysocjują w wodzie na jony H+ i aniony reszty kwasowej.  

        HCl  H+ + Cl-

        H2SO4  2 H+ + SO42-

        Stężone roztwory kwasów są żrące, a rozcieńczając je należy bezwzględnie przestrzegać zasady "PAMIĘTAJ CHEMIKU MŁODY WLEWAJ ZAWSZE KWAS DO WODY".

        Wczytywanie pliku Odtwarzacz wideo.
        Aktualny czas 0:00
        Czas trwania 0:00
        Załadowany: 0.00%
        Typ strumienia NA ŻYWO
        Pozostały czas 0:00
         
        1x
        • Rozdziały
        • Opisy wyłączone, zaznaczone
        • Napisy wyłączone, zaznaczone
          Źródło: Oficyna Pazdro, Badanie właściwości kwasu siarkowego(VI): Doświadczenie 7.3, 26.03.2020
          [dostęp: 20.02.2023]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=aX3S59anV2I.

          Wczytywanie pliku Odtwarzacz wideo.
          Aktualny czas 0:00
          Czas trwania 0:00
          Załadowany: 0.00%
          Typ strumienia NA ŻYWO
          Pozostały czas 0:00
           
          1x
          • Rozdziały
          • Opisy wyłączone, zaznaczone
          • Napisy wyłączone, zaznaczone
            Źródło: Oficyna Pazdro, Badanie właściwości kwasu azotowego(V): Doświadczenie 7.4, 26.03.2020
            [dostęp: 20.02.2023]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=hbbk1248JYk.

            Właściwości chemiczne

            • Reakcje kwasowo-zasadowe – reakcje neutralizacji (zobojętniania)

            KOH + HCl → KCl + H2O

            NaOH + HNO3 → NaNO3 + H2O

            • Reakcje wymiany w roztworach wodnych, głównie w reakcjach z tlenkami metali i solami

            Na2O + HNO3 → NaNO3 + H2O

            CuO + 2 HCl → CuCl2 + H2O

            Na2CO3 + 2 HNO3 → NaNO3 + H2O + CO2

            CaS + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + H2S↑

            • Reakcje z metalami

            Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2

            Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2↑­

            Fe + 2 HCl → FeCl2 + H2↑­

            Wczytywanie pliku Odtwarzacz wideo.
            Aktualny czas 0:00
            Czas trwania 0:00
            Załadowany: 0.00%
            Typ strumienia NA ŻYWO
            Pozostały czas 0:00
             
            1x
            • Rozdziały
            • Opisy wyłączone, zaznaczone
            • Napisy wyłączone, zaznaczone

              Źródło: Oficyna Pazdro, Reakcje metali z kwasem solnym: Doświadczenie 7, 26.05.202 [dostęp: 20.02.2023]. Dostępne w YouTube: https://www.youtube.com/watch?v=Gj_Dh8vBhiA.

              Reakcji takiej nie ulegają metale szlachetne, takie jak złoto, srebro, rtęć czy miedź. Mogą natomiast ulegać reakcjom z kwasami utleniającymi, w reakcjach tych nie wydziela się jednak wodór

              Cu + H2SO4 (stężony) → CuSO4 + SO2 ­ + 2 H2O

              Cu + 4 HNO3 (stężony) → Cu(NO3)2 + 2 NO2 ­ + 2H2O


              Podział na metale aktywne i nieaktywne w reakcji z kwasami ma swoje uzasadnienie w szeregu elektrochemicznym metali.

              Metal kwas
              Grafika: Szereg aktywności metali*. Źródło: epodreczniki.pl, licencja: CC BY-SA 3.0.


              Kwasy mocne – całkowicie lub prawie całkowicie zdysocjowane w roztworze wodnym – HCl(aq), HBr(aq), HI(aq), HNO3, H2SO4, HClO4, HMnO4.
              Kwasy słabe – tylko niewielki ułamek cząsteczek rozpada się na jony – HF, HNO2, H2SO3, H2CO3.


              Moc kwasów beztlenowych

              • rośnie w obrębie okresu od lewej do prawej i maleje w obrębie grupy od dołu do góry.


              Moc kwasów tlenowych

              • rośnie ze wzrostem elektroujemności centralnego atomu reszty kwasowej, zarówno w okresach jak i w grupach,
              • rośnie (poza nielicznymi wyjątkami) ze wzrostem liczby atomów tlenu.

              _________________
              * Wykorzystano grafiki zamieszczone na Zintegrowanej Platformie Edukacyjnej.




              Zagraj!




              Ikona (źródło): Reshot