Кислоты. Классификация кислот. Химические свойства.

Классификация неорганических веществ

Простые вещества. Молекулы состоят из атомов одного вида (атомов одного элемента). В химических реакциях не могут разлагаться с образованием других веществ. 

Сложные вещества (или химические соединения). Молекулы состоят из атомов разного вида (атомов различных химических элементов). В химических реакциях разлагаются с образованием нескольких других веществ.

Неорганические вещества
Простые	Металлы
	Неметаллы
Сложные	Оксиды
	Основания
	Кислоты
	Соли

Резкой границы между металлами и неметаллами нет, т.к. есть простые вещества, проявляющие двойственные свойства. 


Аллотропия
Аллотропия - способность некоторых химических элементов образовывать несколько простых веществ, различающихся по строению и свойствам. 

С - алмаз, графит, карбин. 
O - кислород, озон. 
S - ромбическая, моноклинная, пластическая. 
P - белый, красный, чёрный. 

Количество вещества. Моль. Молярная масса.

В начале главы мы "записали" уравнение реакции горения метана в виде моделей молекул. На картинке хорошо видно, что для полного протекания реакции на каждую молекулу метана СН₄ потребуется израсходовать две молекулы кислорода О₂:

В воздухе всегда содержится достаточно кислорода для того, чтобы горение метана протекало именно так, как записано в уравнении реакции. Но представим на минуту, что нам надо сконструировать газовую горелку для подводных работ или двигатель космического корабля. Эти устройства должны работать без доступа атмосферного воздуха. Поэтому в таких конструкциях не обойтись без точного подсчета молекул реагентов, поступающих в зону горения (то есть в химическую реакцию). Например, если в камеру сгорания космического двигателя попадает больше молекул топлива, чем может прореагировать с окислителем, то это ведет к снижению тяги двигателя и к бесполезному расходованию части драгоценного топлива.

Массовая доля растворенного вещества в растворе

Массовая доля растворенного вещества – это отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора:

                           m(вещества)

w (вещества) = ——————

                           m(раствора)

 

Массовую долю можно выражать и в процентах:

                            m(вещества)

w (вещества) = —————— · 100%.

                             m(раствора)

Массовая доля химического элемента в соединении

Массовая для элемента в данном веществе (w) – отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества.

w(элемента) = (n· Ar(элемента) · 100%) /Mr(вещества)

где

w – массовая доля элемента в веществе,

n– индекс в химической формуле,

Ar– относительная атомная масса,

Mr– относительная молекулярная масса вещества.

  Массовые доли выражают в процентах или в долях:

w_{(элемента)} = 20% или 0,2.

Металлы в природе. Получение металлов

Только мало активные в химическом отношении металлы встречаются в природе в свободном состоянии, поэтому их называют «самородными металлами». Это золото, платина («благородные металлы»), реже Ag, Cu, Hg. Большинство металлов образуют минералы, основой которых являются различные соединения: оксиды, чаще гидратированные (Fe₂O₃, Fe₃O₄, Al₂O₃, SnO₂, MnO₂); сульфиды и дисульфиды (ZnS, PbS, Ag₂S, FeS, FeS₂), карбонаты (CaCO₃, MgCO₃, FeCO₃) и другие.

Природные минералы и горные породы, содержащие металлы в таких соединениях и в таких концентрациях, при которых их переработка с целью получения металла экономически целесообразна, называют рудами.

Отрасль промышленности, производящая металлы и их сплавы из природных руд и другого сырья, например, металлического лома, называют металлургией. Различают пирометаллургические (то есть процессы при высоких температурах) игидрометаллургические (процессы в водных растворах) способы получения металлов.

Методы разделения смесей и очистки веществ

Отстаивание

Определим различие между «методами разделения смесей» и «методами очистки веществ». В первом случае важно получить в чистом виде все составляющие смесь компоненты. При очистке вещества получением в чистом виде примесей, как правило, пренебрегают.

ОТСТАИВАНИЕ

Как разделить смесь, состоящую из песка и глины? Это одна из стадий в керамическом производстве (например, в производстве кирпичей). Для разделения такой смеси используют метод отстаивание. Смесь помещают в воду и перемешивают. Глина и песок с разной скоростью оседают в воде. Поэтому песок осядет значительно быстрее глины (Рис.1).

Рис. 1. Разделение смеси глины и песка методом отстаивания

Метод отстаивания используют также для разделения смесей нерастворимых в воде твердых веществ с разной плотностью. Например, так можно разделить смесь железных и древесных опилок (древесные опилки в воде всплывут, а железные осядут).

Общие свойства кислот

Кислоты - это сложные вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода и кислотного остатка. Общая формула кислот Н_nА, где А - кислотный остаток. Кислоты (с точки зрения электролитической диссоциации) представляют собой электролиты, диссоциирующие в водных растворах на катионы водорода Н⁺ и анионы кислотного остатка.

Классификация. По наличию (отсутствию) кислорода в составе кислот они подразделяются накислородсодержащие (например, H₃PO₄ и H₂SO₄) и бескислородные (например, HCl и HBr). По основности (числу ионов H⁺, образующихся при полной диссоциации, или количеству ступеней диссоциации) кислоты делятся наодноосновные (если образуется один ион H⁺: HCl H⁺ + Cl^–; одна ступень диссоциации) и многоосновные –двухосновные (если образуются два иона H⁺: H₂SO₄  2H⁺ + SO₄^2–; две ступени диссоциации), трехосновные(если образуются три иона H⁺: H₃PO₄  3H⁺ + PO₄^3–; три ступени диссоциации) и т.д.

Физические свойства. Кислоты бывают газообразные, жидкие и твердые. Некоторые имеют запах и цвет. Кислоты отличаются различной растворимостью в воде.

Общие свойства кислот: взаимодействие с индикаторами и металлами

Общие свойства оснований

Основания – сложные вещества, состоящие из атома металла и одной или нескольких гидроксильных групп.Общая формула оснований Ме(ОН)_n. Основания (с точки зрения теории электролитической диссоциации) – это электролиты, диссоциирующие при растворении в воде с образованием катионов металла и гидроксид-ионов ОН^–.

Классификация. По растворимости в воде основания делят на щелочи (растворимые в воде основания) инерастворимые в воде основания. Щелочи образуют щелочные и щелочно-земельные металлы, а также некоторые другие элементы-металлы. По кислотности (числу ионов ОН^–, образующихся при полной диссоциации, или количеству ступеней диссоциации) основания подразделяют на однокислотные (при полной диссоциации получается один ион ОН^–; одна ступень диссоциации) и многокислотные (при полной диссоциации получается больше одного иона ОН^–; более одной ступени диссоциации). Среди многокислотных оснований различают двухкислотные (например, Sn(OH)₂), трехкислотные (Fe(OH)₃) и четырехкислотные (Th(OH)₄). Однокислотным является, например, основание КОН.

Выделяют группу гидроксидов, которые проявляют химическую двойственность. Они взаимодействую как с основаниями, так и с кислотами. Это амфотерные гидроксиды (см. таблицу 1).