Kwasy - podział i budowa

KWASY

Jedynym kwasem znanym w starożytności był kwas octowy, a właściwie jego wodny roztwór, ocet winny - acetum. Od tego słowa pochodzi łacińska nazwa tej grupy związków - acidum. Naj­ważniejsze kwasy nieorganiczne: solny, azotowy(V) i siarkowy(YI). otrzymywano już w średniowieczu, a alchemicy arabscy otrzymali (mieszając kwas solny i kwas azotowy(V)) tzw. wodę królewską. nazwaną tak dlatego, że rozpuszczała nawet króla metali - złoto. Większość kwasów ma charakterystyczny kwaśny smak. Ta właściwość zadecydowała o tradycyjnej, a zarazem powszechnie stosowanej, nazwie tych związków.

Ogólny wzór:

H_xR

H – kation wodoru

x – ładunek anionu reszty kwasowej

R – anion reszty kwasowej

Ze względu na skład reszty kwasowej wyróżnia się:

•   kwasy beztlenowe, będące wodnymi roztworami wodorków kwasowych, czyli wodorków tlenowców i fluorowców, np. kwas siarkowodorowy H₂S_(aq) (symbol aq, łac. aqua - woda, dodaje się w celu odróżnienia kwasu siarkowodorowego od gazowego siar­kowodoru);
•   kwasy tlenowe, których reszta kwasowa zawiera atom(y) tlenu, np. kwas azotowy(V) HNO₃.

Przykłady kwasów oraz ich nazwy zebrano w tabeli.

KWASY
WZÓR CHEMICZNY	NAZWA
H2SO4 H2SO3 HNO3 HNO2 H3PO4 HC1O HC1O2 HClO3 HC1O4 HCl(aq) HBr(aq) HF(aq) H2S(aq)	kwas siarkowy(YI) kwas siarkowy(IY) kwas azotowy(V) kwas azotowy(III) kwas fosforowy(V) kwas chlorowy(I) kwas chlorowy(III) kwas chlorowy(V) kwas chlorowy(VII) kwas chlorowodorowy kwas bromowodorowy kwas fluorowodorowy kwas siarkowodorowy

Podsumowując:

• Większość  kwasów tlenowych  otrzymuje  się w reakcji odpowiedniego tlenku niemetalu z wodą:

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

N₂O₅ + H₂O → 2 HNO₃

• Kwasy beztlenowe otrzymuje się najczęściej w wyniku  reakcji pierwiastków lub ich soli z innym kwasem:

H₂ + C1₂ → 2 HCl  chlorowodór

2 NaCl + H₂SO₄ → 2 HCl + Na₂SO₄

Otrzymane w ten sposób gazy rozpuszcza się następ­ne w wodzie. Warto zauważyć, że ten sam wzór chemiczny może być różnie interpre­towany - np. HCl może oznaczać gazowy chloro­wodór lub jego roztwór wodny potocznie zwany kwasem solnym. Aby uniknąć pomyłek w interpretacji, często obok wzoru umieszcza się indeksy (g) - gaz lub (aq) - roztwór wodny.

HCl_(g) - chlorowodór

HCl_(aq) - kwas solny

Ogrzewając stężony roztwór kwasu solnego, powoduje się wydzie­lenie gazowego chlorowodoru. Chlorowodór bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie - w l obję­tości wody może rozpuścić się 450 objętości chlorowodoru. Większość kwasów nieorganicznych, zwanych też mineralnymi, stanowi podstawę przemysłu chemicznego. Już na początku XIX wieku niemiecki chemik Liebig stwierdził, że produkcja kwasu siar­kowego (VI) to barometr gospodarczej pomyślności państwa. Pierwot­na nazwa tego kwasu - olej witriolowy uwzględniała dużą lepkość jego stężonych roztworów i fakt, że był on otrzymywany z siarczanów metali zwanych w średniowieczu witriolami. Z biegiem lat opraco­wano coraz lepsze metody otrzymywania H₂SO₄. W Polsce pod ko­niec XX wieku otrzymywano ponad 110 000 tysięcy ton tego kwasu rocznie, co stanowiło ponad 1% produkcji światowej. Największe fab­ryki produkujące kwas siarkowy(VI) w Polsce znajdują się w Policach, Dąbrowie Górniczej, Legnicy i Tarnowie.

Podstawowe dziedziny zastosowania kwasu siarkowego (VI):

• produkcja barwników
• odczynnik w laboratoriach
• produkcja HCl, H₃PO₄
• produkcja włókien sztucznych
• produkcja materiałów wybuchowych’
• rafinacja ropy naftowej
• produkcja nawozów
• akumulatory samochodowe

Kwasy to z reguły substancje aktywne chemicznie.

Reakcję, której ulegają wszystkie kwa­sy, czyli reakcja z zasadami.

H₃PO₄ + 3 NaOH → Na₃PO₄ + 3 H₂O

2 HNO₃ + Mg(OH)₂ → Mg(NO₃)₄ + 2 H₂O

Jako reakcję charakterystyczną dla zasad podaje się  reakcję  z kwasami, zaś jako reakcję charakterystyczną dla kwasów podaje się reakcję  zzasadami. Te dwie grupy związków bardzo chętnie ze sobą reagują. Produktami tych reakcji są sole.