Уроки Совы Филиновны

Кислотно-основные реакции (КОР)

Чаще всего кислотно-основные реакции протекают в растворах.(Одним из немногих примеров кислотно-основных реакций, протекающих не в растворах - образование кристаллического хлорида аммония из газообразного хлороводорода и аммиака: HCl(г)+NH₃(г)=NH₄Cl(кр) ).С некоторыми из них вы уже знакомы. В 9-м классе вы будете изучать только те кислотно-основные реакции, которые протекают в водных растворах.

Катион водорода отличается от всех остальных ионов тем, что это – нехимическая частица. Это протон – ядро атома водорода, полностью лишенное электронной оболочки. Из-за отсутствия электронной оболочки катион водорода не может существовать в химических системах как отдельная частица, а может только передаваться от одной частицы к другой.

Следует различать кислоты-частицы (молекулы или ионы) и кислоты-вещества, а также основания-частицы (молекулы или ионы) и основания-вещества.

Для соответствующих веществ можно дать пока только предварительные определения.

Если и кислота (НА, кислота I) и основание (В, основание I) представляют собой молекулы, то их взаимодействие можно описать следующим уравнением:

.

Частица-кислота I (НА), отдав протон, превращается в анион (A ), способный принимать протон, то есть в частицу-основание II. В свою очередь, частица-основание I (В), приняв протон, превращается в катион (HB ), способный отдавать протон, то есть, в частицу-кислоту II. Возможна и обратная реакция:

.

Так как реакция обратима, может установиться равновесие:

,

которое называется кислотно-основным равновесием.

Пример такого равновесия – равновесие в растворе азотистой кислоты:

Как видно из уравнения, в приведенном примере молекулы воды являются частицами-основаниями. Схема механизма этой реакции

Примечание. Все молекулы и ионы в водном растворе гидратированы, поэтому индексы " aq " в уравнениях реакций, протекающих в водных растворах, в дальнейшем мы ставить не будем за исключением тех случаев, когда их отсутствие может вызвать недоразумение.

Другие примеры кислотно-основных равновесий:

В последней реакции молекулы воды являются частицами-кислотами.

Возможны и иные сочетания исходных частиц.

Носителем кислотных свойств в водном растворе является ион оксония – именно он образуется из молекулы воды при взаимодействии с кислотой. Носителем основных свойств в водных растворах является гидроксид-ион – именно этот ион образуется из молекулы воды при взаимодействии с основанием.

Присутствие именно этих ионов в растворе определяется с помощью кислотно-основных индикаторов, а ионы оксония придают раствору кислый вкус. Поэтому, когда о веществе говорят " кислота " , то имеют в виду, что при взаимодействии этого вещества с водой в растворе появляются ионы оксония. Точно также, когда о веществе говорят " основание" , то имеют в виду, что при взаимодействии этого вещества с водой в растворе появляются гидроксид-ионы. Если индивидуальное вещество уже содержит ионы оксония или гидроксид-ионы, то такое вещество тоже называют кислотой или основанием.

Кислоты-вещества – вещества, содержащие в своем составе ионы оксония, или при взаимодействии с водой образующие в качестве катионов только ионы оксония.

Например, (H₃O)Cl или (H₃O)₂SO₄ содержат в своем составе ионы оксония, а HCl, H₂SO₄, HNO₂ образуют эти ионы при взаимодействии с водой. И в том, и в другом случае при растворении этих веществ в воде в растворе появляются ионы оксония:

.

Например, NaOH или Ba(OH)₂ содержат в своем составе гидроксид-ионы, а NH₃(аммиак) или CH₃NH₂ (метиламин) при взаимодействии с водой образуют гидроксид-ионы. При растворении этих веществ в воде в растворе появляются гидроксид-ионы:

.

Для вещества-основания использование предварительного определения (см. предыдущую страницу) невозможно. Причина в том, что существует довольно много веществ, в состав которых входят частицы, способные принимать протон и даже очень к этому склонные, то есть частицы-основания (H  , O² , N³ , S² , CO₃ , PO₄³ и др.), но вещества эти по традиции основаниями обычно не называют, а относят к другим классам неорганических веществ (гидридам, оксидам, нитридам и солям, соответственно). Точно также обстоит дело и с веществами-кислотами: под предварительное определение здесь подпадает очень много веществ, которые традиционно относят к солям. Дело в том, что многие гидратированные катионы могут отдавать протон молекулам воды, например:

[Zn(H₂O)₄]²  + H₂O  [Zn(H₂O)₃(OH)] + H₃O ;

[Al(H₂O)₆]³ + H₂O  [Al(H₂O)₅(OH)]² + H₃O 

и т. д.

ЧАСТИЦЫ- КИСЛОТЫ, ЧАСТИЦЫ-ОСНОВАНИЯ, КИСЛОТЫ-ВЕЩЕСТВА, ОСНОВАНИЯ-ВЕЩЕСТВА

 Выпишите уравнения КОР из § 4 главы XI. Укажите направление передачи протонов.

2.Для кислотно-основных реакций, уравнения которых приведены в этом параграфе, укажите направление передачи протонов, частицы-кислоты и частицы-основания.

3.Составьте молекулярные уравнения реакций, рассмотренных вами в п. 1 и 2. К каким классам химических веществ относятся вещества-участники этих реакций?

4.Определите массовую долю кислоты в растворе, образовавшемся в результате плавления а) хлорида оксония, б) сульфата оксония.