Download
1 / 21
E N D
Kyseliny Marek Tenkel VIII.A
Kyseliny (všeobecne často označované HA) sú tradične chemické zlúčeniny, ktorých vodný roztok má pH menšie ako 7,0. Táto definícia aproximuje modernú Brønstedovu-Lowryho definíciu, ktorá definuje kyselinu ako zlúčeninu schopnú poskytnúť vodíkový katión (H+) inej zlúčenine (ktorú nazývame zásada): • HA → H+ + A− • alebo vo vodnom prostredí • HA + H2O → A− + H3O+ • Systémy a reakcie kyselín a zásad sú odlišné od redoxných reakcií, pretože v nich nedochádza k zmenám oxidačných čísel. • Každá kyselina obsahuje aspoň jeden atóm vodíka. Slovenský názov je odvodený od prvku kyslík a pochádza z čias, kedy sa mylne myslelo, že charakteristickým prvkom pre kyseliny je práve kyslík. • Existujú kyseliny tak anorganické (napr. kyselina sírová, kyselina chlorovodíková), ako aj kyseliny organické (napr. kyselina mravčia, kyselina maslová). • Vodné roztoky kyselín majú kyslú chuť a menia farbu niektorých organických farbív. Nositeľom kyslých vlastností je katión vodíka H+, ten s prítomnými farbivami reaguje, pričom v molekule farbiva nastávajú zmeny, ktoré sa prejavujú aj zmenou farby. Takáta zmena farby prezrádza prítomnosť kyseliny. V zásadach sa tieto farbivá sfarbujú inak. • Organické farbivá, ktorými zisťujeme prítomnosť kyselín alebo zásad, voláme indikátory.
Rozdelenie kyselín Anorganické kyseliny • Kyslíkaté kyseliny • Bezkyslíkaté kyseliny • Peroxokyseliny • Tiokyseliny • Halogénkyseliny • Amidokyseliny
Kyslíkaté kyseliny Názov je odvodený z podstatného mena kyselina a z prídavného mena podľa príslušneho anhydridu kyseliny. Odvodzujeme ich od oxidov, ktoré voláme anhydridy kyselín. Od niektorých anhydridov odvodzujeme viacero kyselín. Na rozlíšenie spresňujeme názvy týchto kyselín tým, že počet atómov vodíka v ich molekule uvádzame s predponami utvorených z gréckych čísloviek, len pre kyselinu s jedným atómom vodíka sa číslovka zvyčajne vynecháva. Kyselina s dvoma atómami vodíka má predponu dihydrogen-, kyselina s tromi atómami vodíka trihydrogen-, so štyrmi atómami vodíka tetrahydrogen-, a s piatimi atómami vodíka pentahydrogen-. • kyselina sírová H2SO4 • kyselina dusičná HNO3 • kyselina uhličitá H2CO3 • kyselina trihydrogenfosforečná H3PO4
Kyselina sírová • Kyselina sírová (H2SO4, triviálny názov vitriol) je silná minerálna, anorganická kyselina, miešateľná s vodou v neobmedzenom pomere. Kyselina sírová má veľmi veľa použití a po vode je to chemikália s najväčšou produkciou na svete, je takisto nazývaná aj "krvou chemického priemyslu", pretože sa nenájde výroba, kde by sa kyselina sírová nepoužívala. Dôležité aplikácie zahrňujú spracovanie rúd, výrobu hnojív, rafinovanie ropy, čistenie odpadových vôd a rôzne chemické syntézy. • Nesystémový názov vitriol pochádza z názvu minerálu zelený vitriol (FeSO4·7H2O), z ktorého sa v minulosti pripravovala.
Kyselina dusičná • Kyselina dusičná alebo lučavka (lat. aqua fortis) je anorganická kyselina. Je to silná žieravina, poškodzuje pokožku a sliznicu, jej výpary sú vysoko nebezpečné. Po kyseline sírovej je druhou najvýznamnejšou kyselinou. Koncentrovaná je 65 - 67%, hustotu má asi 1,4 g/cm3. • Je nestála, na vzduchu a svetle sa rozkladá na žltohnedý jedovatý, plynný oxid dusičitý, preto sa uchováva vo fľašiach s tmavým sklom a dvojitým uzáverom. Jej vzorec je HNO3. • Kyselina dusičná je veľmi reaktívna, reaguje s väčšinou kovov s výnimkou skupiny drahých kovov, napríklad zlata a platiny. Zlato a platinu však rozpúšťa zmes s HCl, ktorá sa volá lúčavka kráľovská. • Disociácia vo vode • HNO3(l) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + NO3−(aq) • Reakcia s meďou • 3 Cu + 8 HNO3 → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O • Reakcia s oxidmi kovov • PbO + 2 HNO3 → H2O + Pb(NO3)2
Kyselina uhličitá • Kyselina uhličitá (H2CO3) je veľmi slabá anorganická kyselina. Vzniká rozpúšťaním oxidu uhličitého vo vode. Niekedy sa pod kyselinou uhličitou nesprávne označuje aj celý takýto roztok. Čistá kyselina uhličitá v bežných podmienkach nie je známa. • V roztoku oxidu uhličitého vo vode je iba veľmi malé množstvo kyseliny uhličitej (aj to ionizovanej do prvého alebo druhého stupňa), väčšinu molekúl tvorí nezreagovaný oxid uhličitý, ktorý je s kyselinou uhličitou v chemickej rovnováhe: • CO2 + H2O ⇌ H2CO3 • Model kyseliny:
Kyselina trihydrogenfosforečná • Kyselina trihydrogenfosforečná, niekedy len kyselina fosforečná, H3PO4, je stredne silná, pevná kryštalická látka, trojsýtna kyselina. Dá sa kúpiť ako 70% vodný roztok. Nemá oxidačné účinky. Zahrievaním stráca molekuly vody a vznikajú tak polyfosforečné kyseliny HPO3: • H3PO4 → H2O + HPO3 • Väčšina kovov v nej vytvára na povrchu vrstvičku fosforečnanov. • Jej soli (najmä s kovmi alkalických zemín) sa využívajú v poľnohospodárstve ako hnojivá. Najznámejší je dihydrogenfosforečnan vápenatý Ca(H2PO4)2, známy pod triviálnym názvom superfosfát.
Bezkyslíkaté kyseliny Bezkyslíkaté kyseliny sú vodné roztoky hydridov. Ich názov je zložený s podstatného mena kyselina a z prídavného mena utvoreného od názvu príslušného hydridu. Najdôležitejšie bezkyslíkaté kyseliny sú zlúčeniny vodíka s halogénmi- tzv. halogénovodíkové kyseliny • kyselina chlorovodíková HCl (aq.) • kyselina fluorovodíková HF (aq.) • kyselina bromovodíková HBr (aq.) • kyselina jodovodíková HI (aq.) • kyselina kyanovodíková HCN (aq.) • kyselina azidovodíková HN3 (aq.)
Kyselina chlorovodíková • Kyselina chlorovodíková, technický názov kyselina soľná, (HCl (aq.)) je bezkyslíkatá kyselina, ktorá vzniká rozpustením plynného chlorovodíka (HCl) vo vode. • Pri rozpúšťaní chlorovodíka vo vode sa molekuly HCl štiepia na chloridové anióny a vodíkové katióny, ktoré ďalej reagujú za vzniku oxóniového katiónu: • HCl + H2O → H3O+ + Cl− • Predáva sa ako koncentrovaná kyselina, ktorá obsahuje približne 37 % HCl. Čistá kyselina chlorovodíková je bezfarebná, technická má žltú farbu, pretože je znečistená chloridom železitým. Je dymivá, odparuje sa z nej plynný chlorovodík. Hustotu má 1,18 g/cm • Kyselina chlorovodíková je odlišná látka s inými chemickými vlastnosťami ako plynný chlorovodík. Skladá sa z oxóniových katiónov H3O+ a chloridových aniónov Cl−, a preto chemický vzorec chlorovodíka (HCl) nevystihuje jej skutočnú podstatu. Presnejšie je ju označovať ako HCl (aq.).
Kyselina fluorovodíková • Kyselina fluorovodíková je slabá (vzhľadom k veľkej afinite fluóru k vodíku) jednosýtna kyselina, chemicky je to vodný roztok fluorovodíka. Na vzduchu dymí a má silné leptavé účinky na tkanivá. Vo vode disociuje podľa rovnice: • HF + H2O ↔ F− + H3O+. • Jej soli sa nazývajú fluoridy. Medzi najznámejšie fluoridy patrí minerál fluorit (fluorid vápenatý - CaF2), z ktorého sa aj priemyselne pripravuje. • CaF2 + H2SO4 → 2 HF + CaSO4 • Kyselina fluorovodíková ochotne reaguje so sklom (priemyselne sa aj využíva na jeho leptanie), preto sa uchováva v polyetylénových nádobách. S oxidom kremičitým reaguje podľa rovnice. • SiO2 + 6 HF → H2[SiF6] + 2 H2O
Kyselina bromovodíková • Kyselina bromovodíková je roztok plynného bromovodíka. Označuje sa chemickým vzorcom HBr. • Kyselina bromovodíková je silná bezkyslíkatá kyselina, jedna z najsilnejších zatiaľ objavených minerálnych kyselín. Teplota topenia a varu závisí od koncentrácie. Vyrába sa priamou syntézou brómu a vodíka za použitia katalyzátora.
Kyselina jodovodíková • Kyselina jodovodíková je vodný roztok jodovodíka. Označuje sa chemickým vzorcom HI. • Je to bezkyslíkatá kyselina. Hustota a teplota topenia a varu závisia od koncentrácie. Má veľmi silné korozívne vlastnosti.
Kyselina kyanovodíková • Kyanovodík (HCN) je bezfarebná prudko jedovatá tekutina, charakteristicky páchnuca po mandliach. Vo vodnom roztoku málo disociuje na veľmi slabú kyselinu, ktorú označujeme ako kyselina kyanovodíková a označujeme HCN (aq.), jej soli voláme kyanidy. • Niektorí ľudia kvôli geneticky zavinenému čuchovému defektu nie sú schopní mandľovú vôňu identifikovať. • V laboratóriu pripravujeme kyanovodík jeho vytlačením z kyanidov silnou kyselinou, typicky kyselinou sírovou. Možno ho aj pripraviť intenzívnym zahrievaním mravčanu amónneho, ktorý pripravíme reakciou etylesteru kyseliny mravčej(rumová aróma) a amoniaku. Najprv vzniká amid kyseliny, potom nitril, čo je vlastne HCN. • Kyanovodík je veľmi dôležitá priemyselná surovina, používajúca sa na výrobu množstva zlúčenín od polymérov (plastov) až po lieky. Kyanovodík sa používa aj ako jed na hmyz a potkany.
Kyselina azidovodíková • Kyselina azidovodíková (tiež azoimid, kyselina dusíkovodíková), HN3, je bezfarebná, ostro páchnuca, nestála, jedovatá kvapalina. Je extrémne explozívna už pri laboratórnych podmienkach. • Jej soli nazývame azidy. Alkalické azidy sú stále, kým azidy ťažkých kovov sú veľmi explozívne. • Pripraviť ju môžeme vytlačením z jej solí silnou kyselinou, väčšinou sa používa koncentrovaná kyselina sírová a azid sodný: • 2 NaN3 + H2SO4 → 2 HN3 + Na2SO4 • Kyselina azidovodíková je veľmi jedovatá, pôsobí ako protoplazmatický jed, silno dráždi sliznice a má neznesiteľný zápach, vďaka čomu je pravdepodobnosť náhodnej otravy veľmi malá. Pri inhalácii malého množstva sa v nose vyvinie pocit tlaku. Smrteľná dávka je menej ako 5 mg na 1 kg telesnej hmotnosti. Medzi príznaky otravy patrí bolesť hlavy, nauzea, závraty a pokles krvného tlaku pri zvýšenom pulze.
Peroxokyseliny • Peroxokyseliny sú odvodené z kyslíkatých kyselín, v ktorých je kyslík substituovaný za peroxoskupinu (-OOH): • kyselina peroxodusičná NO2(OOH) • kyselina diperoxouhličitá CO(OOH)2 • kyselina peroxosírová H2SO5
Tiokyseliny • Tiokyseliny sú odvodené z kyslíkatých kyselín a majú kyslík substituovaný sírou: • kyselina tiosiričitá H2S2O2 • kyselina trihydrogénditiofosforečná H3PO2S2
Halogénkyseliny • Halogénkyseliny sú odvodené z kyslíkatých kyselín, v ktorých je subsituovaná funkčná skupina -OH halogénom: • kyselina fluorosírová HSO3F
Amidokyseliny • Amidokyseliny (amidy kyselín) sú odvodené z kyslíkatých kyselín, v ktorých je subsituovaná funkčná skupina -OH aminovou (-NH2): • kyselina amidosírová (amid kyseliny sírovej) HSO3NH2 • kyselina imido-bis(sírová) (HSO3)2NH
Sýtnosť kyselín • Sýtnosť kyseliny určujeme podľa počtu vodíkových iónov, ktoré sa z kyseliny môžu odštepovať. • Rozoznávame: • jednosýtne kyseliny - kyselina dusičná (HNO3), kyselina chlorovodíková (HCl) • dvojsýtne kyseliny - kyselina sírová (H2SO4), kyselina siričitá (H2SO3) • trojsýtne kyseliny - kyselina trihydrogenfosforečná (H3PO4) • viacsýtne kyseliny - kyselina tetrahydrogenkremičitá (H4SiO4)
