Киселина

химично вещество, което реагира с основи

Киселините са вещества, които участват в химични реакции с основи, приемайки електрони отдадени от основите. Повечето киселини с практическо значение са водоразтворими. При разтварянето си те се дисоциират на водородни катиони (H+) и киселинни аниони, а водородният им показател (pH) е по-малък от 7.

Химична реакция на цинк, който е преходен метал, със солна киселина

Характерни за киселините са интензивните химични реакции с основи и метали. При стайни условия те могат да бъдат в твърдо, течно или газообразно състояние. Често срещани киселини са оцетната киселинаоцета), сярната киселина (в автомобилните акумулатори) или винената киселина (използвана в сладкарството).

Дефиницииредактиране

В съвременната химия се използват няколко дефиниции за киселина, които донякъде се различават по своя обхват. Най-широко използвана е дефиницията на Брьонстед-Лоури.

Киселини на Арениусредактиране

През 1884 година шведският химик Сванте Август Арениус свързва общите свойства на киселините с присъстващия в тях водород. Киселина на Арениус е вещество, което увеличава концентрацията на хидроксониеви катиони (H3O+) при разтваряне във вода. Това определение следва от равновесната дисоциация на водата на хидрониеви катиони и хидроксидни аниони:[1]

H2O(l) + H2O(l) ⇋ H3O+(aq) + OH(aq)

В чистата вода по-голямата част от веществото е във вид на молекули H2O, на малък брой молекули непрекъснато се дисоциират и реасоциират. Чистата вода е с неутрална киселинност, тъй като концентрацията на хидроксидни йони винаги остава равна на тази на хидрониевите йони.

Основа на Арениус е вещество, което при разтваряне във вода увеличава концентрацията на хидроксидни йони.

Киселини на Бьонстед-Лоуриредактиране

Макар че определението на Арениус е полезно за описването на много реакции, то остава твърде ограничено. През 1923 година датчанинът Йоханес Бьонстед и англичанинът Мартин Лоури самостоятелно установяват, че реакциите между киселина и основа са свързани с прехвърлянето на протон. Киселина на Бьонстед-Лоури (или само киселина на Бьонстед) е вещество, което отдава протон при реакция с основа на Бьонстед-Лоури.[1]

Дефиницията на Бьонстед-Лоури има някои преимущества пред тази на Арениус. Пример за това са следните реакции на оцетната киселина (CH3COOH):

И двете определения описват добре първата реакция: CH3COOH действа като киселина на Арениус, защото е източник на H3O+ при разтваряне във вода, и като киселина на Брьонстед, защото отдава протон. Във втория пример CH3COOH е подложен на същата трансформация, отдавайки протон на амоняка (NH3), но дефиницията на Арениус е неприложима, защото в резултат на реакцията не се получава хидрониев катион.

Определението на Брьонстед-Лоури обхваща и молекулни съединения, докато това на Арениус е ограничено до йонните. Хлороводородът (HCl) и амонякът могат да реагират при различни условия, образувайки амониев хлорид (NH4Cl). Във воден разтвор HCl се държи като солна киселина и присъства под формата на хидрониеви и хлорни йони. Следната реакция показва ограниченията на определението на Арениус:

  1. H3O+(aq) + Cl(aq) + NH3 → Cl(aq) + NH4+(aq)
  2. HCl(бензен) + NH3(бензен) → NH4Cl(s)
  3. HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(s)

Както и при реакциите на оцетната киселина, двете дефиниции са напълно приложими за първия пример, където водата е разтворител и се образува хидрониев йон. Следващите две реакции не включват образуването на йони, но също са реакции с отдаване на протон. Във втората реакция хлороводородът и амонякът, разтворени в бензен, реагират и образуват твърд амониев хлорид, а в третата газообразни HCl и NH3 се съединяват в твърдо вещество.

Киселини на Люисредактиране

Американският химик Гилбърт Люис предлага трето определение за киселина, което обхваща и реакции, със свойствата на тези между киселина и основа, но които не включват отдаване на протон. Киселина на Люис е вещество, което при реакция с основа на Люис приема електронна двойка от друго вещество.[1] По този начин всички киселини на Брьонстед са и киселини на Люис, но не всички киселини на Люис са киселини на Брьонстед. Това се вижда в следния пример:

В първата реакция флуориден йон (F) отдава електронна двойка на боров трифлуорид, за да образува тетрафлуороборатен йон. Флуоридът губи двойка валентни електрони, защото електроните във връзката B—F са разположени в пространството между двете атомни ядра и съответно са по-отдалечени от флуоридното ядро, отколкото при самостоятелния флуориден йон. BF3 е киселина на Люис, защото приема електронна двойка от флуорида. Тази реакция не може да бъде описана с теорията на Брьонстед, защото няма трансфер на протони.

Втората реакция може да бъде описана и с двете теории. Един протон се отдава от някаква киселина на Брьонстед на амоняк, основа на Брьонстед. От друга страна амонякът действа като основа на Люис – кислородният атом в H3O+ получава двойка електрони, когато една от H—O връзките е разрушена и образуващите я електрони се измествът към кислородния атом. В зависимост от контекста киселините на Люис могат да бъдат описани като окислители или като електрофили.

Дисоциация и равновесиередактиране

Реакциите на киселините често се обобщават във формата HA ⇋ H+ + A, където HA е киселината, а A е нейната спрегната основа. Спрегнатите двойки киселина-основа се различават само по един протон и могат да бъдат преобразувани една в друга чрез добавяне, съответно премахване, на протон. По принцип е възможно киселината да е заредена, а основата – неутрална. В този случай общият вид на реакцията е HA+ ⇋ H+ + A.

В разтвор съществува химическо равновесие между киселината и нейната спрегната основа. Константата на равновесието K изразява равновесната концентрация на молекулите или йоните в разтвора. При реакциите киселина-основа обикновено се използва константата на киселинна дисоциация Ka. Нейната стойност е равна на концентрацията на H+ и на спрегнатата основа, разделена на концентрацията на киселината:

По-силните киселини имат по-голяма константа на дисоциация – съотношението на водородни йони към киселина е по-високо при по-силните киселини, тъй като те са по-склонни да отдават протон.

Тъй като стойностите на Ka са в много широк интервал, по-често се използва показателят pKa = −log10 Ka. По-силните киселини имат по-малък pKa. В справочниците обикновено се включват експериментално определени стойности на pKa на воден разтвор при температура 25 °C.

Видове киселинни аниониредактиране

  • прости – F-, Cl-,S2- и др.
  • сложни – SO42-, NO3-, C6H5OO-, CN- и други;

Видове киселиниредактиране

Според броя на водородните йониредактиране

  • едноосновни – HCl, CH3COOH, HCN;
  • двуосновни – H2SO4, H2SO3, H2S, H2CO3;
  • триосновни – H3PO4
  • четириосновни – (HO2CCH2)2NCH2CH2N(CH2CO2H)2 (ЕДТА)

Основността на киселините се определя от броя молове водородни катиони, които се получават при дисоциацията на 1 mol киселина. Електролитната дисоциация на многоосновните киселини се осъществява на етапи, като при всеки се получава по 1 mol водороден катион:

  1. H2SO4 → H++ HSO4- (хидрогенсулфатен анион)
  2. H2SO4 → 2 H+ + SO42- (сулфатен анион)
  3. HSO4- ↔ H+ + SO42- (сулфатен анион)

Водните им разтвори променят синия лакмус в червен, имат кисел вкус, взаимодействат с активни метали, с основни оксиди и основи, с амфотерни оксиди и амфотерни хидроксиди. Силата на киселината обикновено се измерва с концентрацията на водородните йони. Имат широко приложение в химията, химичната технология, различни производителни процеси и в бита.

Според кислородния съставредактиране

Безкислородни киселиниредактиране

Кислородсъдържащи киселиниредактиране

Бележкиредактиране

  1. а б в Ebbing, D. D et al. General chemistry. Boston, MA, Houghton Mifflin, 2005. ISBN 0-618-51177-6. (на английски)

Вижте същоредактиране

🔥 Top keywords: Начална страницаФейсбукЛятно часово времеЧихуахуа (куче)Иван Андонов (режисьор)Специални:ТърсенеУран (планета)БалтиморБодичекСписък на страните по телефонен кодМера според мера (1981)БългарияДейвид КопърфийлдВтора световна войнаТошко ЙордановЛеда ТасеваСпасителят в ръжтаHell's Kitchen БългарияШенгенско пространствоЕргенътВеликденСкарлатинаЕвропейско първенство по футбол 2024София27 мартКоклюшРегистрационен номер на МПС (България)Параграф 22РусияЗлатно момчеХристо БотевГригор ДимитровСпециални:Последни промениАдам и ЕваЮтюбСлънчева системаБаба ганушOxford University PressНептун (планета)Дан КоловИван ВазовТаджикистанВладимир ЗомбориПърва световна войнаВасил ЛевскиЮгославияЗодиакКоринтски каналDancing StarsСтив ДжобсЕвропейски съюзКомбучаМаршалПловдивГрузияСъботскоЮлий ЦезарВиктор АнгеловКитайМона ЛизаЗвездаАтанас Атанасов (политик, р. 1959 г.)АзияБягство към победатаТурцияЯпонияЦеци КрасимироваКубрат ПулевАприлско въстаниеТруд (село)ЗемяРепублика СръбскаХилда КазасянМарицаБалканска войнаБългарска азбукаСъединени американски щатиПетата болестРамазан байрамВина (сериал)Балтимор (окръг, Мериленд)Мария ГабриелМеждусъюзническа войнаВарнаРазмери на хартиятаМеркурий (планета)Босна и ХерцеговинаКриптонитМета (компания)МалтаРадио Свободна ЕвропаИван Асен IIУкрайнаХристо СмирненскиМария КаварджиковаРая НазарянАлеко КонстантиновНиколай ДенковСърбия