1. Взаимодействие ангидридов кислот с водой. Большинство ангидридов способно непосредственно присоединять воду, образуя соответствующие кислоты:
SO3 + H2O = H2SO4,
P2O5 + 3 H2O = 2 H3PO4,
N2O5 + H2O = 2 HNO3.
2. Взаимодействие солей с кислотами. Это наиболее распространённый способ:
2 NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + 2 HCl,
NaNO3 + HPO3 = NaPO3 + HNO3.
При получении кислот этим способом исходная соль должна быть достаточно растворимой, а взятая для реакции кислота — более сильной или менее летучей, чем получаемая. Серная кислота является сильной и нелетучей, поэтому ею часто пользуются для получения других кислот. Если получаемая кислота обладает восстановительными свойствами, то вместо серной кислоты для реакции берут фосфорную кислоту.
3 KI + H3PO4 = K3PO4 + 3 HI.
3. Окисление некоторых простых веществ. Кислоты получаются при действии на некоторые неметаллы сильных окислителей:
I2 + 5 Cl2 + 6 H2O = 2 HIO3 + 10 HCl,
3 P + 5 HNO3 + 2 H2O = 3 H3PO4 + 5 NO.
4. Взаимодействие неметаллов с водородом. Некоторые бескислородные кислоты можно получить непосредственным соединением неметалла с водородом:
|
|
H2 + I2 = 2 HI, H2 + Cl2 = 2 HCl.
Водные растворы полученных соединений являются кислотами.
Амфотерные гидроксиды
Гидраты амфотерных оксидов, как и сами оксиды, обладают амфотерными свойствами. Эти соединения весьма мало растворимы в воде. Если записать формулу амфотерного гидроксида в общем виде как М(ОН)x, то диссоциацию гидроксида в растворе по основному и кислотному типам можно представить схемой:
М(ОН)х Мх+ + х ОН-; М(ОН)х х Н+ + МОхх-
Поскольку амфотерные гидроксиды диссоциируют по основному и кислотному типам одновременно, этот процесс можно записать следующим образом:
Мх+ + х ОН- М(ОН)х º НхМОх х Н+ + МОхх-
В насыщенном растворе амфотерного гидроксида ионы Мх+, ОН-, Н+ и МОхх- находятся в состоянии равновесия. Поэтому амфотерные гидроксиды взаимодействуют как с кислотами, так и с основаниями, образуя соли.
При взаимодействии с кислотами амфотерные гидроксиды проявляют основные свойства:
Zn(OH)2 + H2SO4 = ZnSO4 + 2 H2O
Al(OH)3 + 3 HCl = AlCl3 + 3 H2O
Продукты реакций — сульфат цинка и хлорид алюминия — содержат металл в виде катиона.
Взаимодействуя со щелочами, гидраты амфотерных оксидов проявляют кислотные свойства:
H2ZnO2 + 2 KOH = K2ZnO2 + 2 H2O
H3AlO3 + 3 NaOH = Na3AlO3 + 3 H2O
Образовавшиеся соли (цинкат калия и алюминат натрия) содержат соответственно цинк и алюминий в составе кислотного остатка.
Взаимодействие гидроксида алюминия с гидроксидом натрия может протекать и по другой схеме:
H3AlO3 + NaOH = NaAlO2 + 2 H2O
Образовавшуюся соль называют метаалюминатам натрия в отличие от соли Na3AlO3, называемой ортоалюминатом натрия. Образование орто- или метасоединения определяется концентрацией щёлочи и условиями реакции: ортоалюминаты образуются в растворах, метаалюминаты — при сплавлении.
|
|
Взаимодействие амфотерных гидроксидов со щелочами в растворах происходит по уравнениям:
Zn(OH)2 + 2 KOH = K2[Zn(OH)4]
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
Гидраты амфотерных оксидов обычно получают взаимодействием солей со щёлочами, количество которых рассчитывают точно по уравнению реакции, например:
ZnSO4 + 2 NaOH = Zn(OH)2¯ + Na2SO4
Cr(NO3)3 + 3 KOH = Cr(OH)3¯ + 3 KNO3.
Соли
Солью называют продукт замещения атомов водорода в кислоте на металл. Растворимые в воде соли диссоциируют на катион металла и анион кислотного остатка. Соли подразделяют на средние, кислые и основные.
Средние соли являются продуктами полного замещения атомов водорода в кислоте на металл: MgSO4, Al2(SO4)3, Na3PO4. Атомы водорода в кислоте могут быть замещены группой атомов, играющей роль катиона. Например, вместо водорода может стоять аммонийная группа NH4+: NH4Cl, (NH4)2SO4, (NH4)3РO4.
Иногда атом металла в средней соли бывает связан с двумя различными кислотными остатками; такие соли называют смешанными. Примером смешанной соли может служить белильная известь, являющаяся кальциевой солью двух кислот — соляной и хлорноватистой: Cl-Ca-O-Cl.
Если атомы водорода многоосновной кислоты замещены двумя различными металлами, то такую соль называют двойной, например NaKCO3, Na2NH4PO4, KAl(SO4)2.
Двойные и смешанные соли как индивидуальные соединения известны только в кристаллическом состоянии, в растворах они полностью диссоциированы на ионы металлов и кислотные остатки.
Название средних солей производят от названий образовавших их кислот и металлов: CuSO4 — сульфат меди, K2SO3 — сульфит калия, Na2CO3 — карбонат натрия, Mg(NO3)2 — нитрат магния, NaNO2 — нитрит натрия, NaCl — хлорид натрия NaClO — гипохлорит натрия, NaClO2 — хлорит натрия, КClO3 — хлорат калия, NaClO4 — перхлорат натрия.
Иногда при наименовании средних солей пользуются техническими названиями, например: NaCl — поваренная соль, Na2CO3 — сода кальцинированная, Na2CO3∙10H2O — сода кристаллическая, K2CO3 — поташ, KNO3 — калийная селитра, KAl(SO4)2∙12H2O — алюмокалиевые квасцы.
Кислые соли можно рассматривать, как продукты неполного замещения атомов водорода в кислоте на металл. Образование кислых солей характерно только для многоосновных кислот (исключение плавиковая кислота HF). Кислые соли состоят из атома металла, кислотного остатка, и водорода, способного замещаться металлами. В водных растворах кислые соли диссоциируют на отрицательно заряженные ионы кислотных остатков и положительно заряженные ионы двух видов — металла и водорода, например:
NaHSO4 Na+ + H+ + SO42-
Кислые соли чаще всего образуются при избытке кислоты и могут быть переведены в средние соли действием оснований:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2 CaCO3 + 2 H2O
MgHPO4 + NH4OH = MgNH4PO4 + H2O
Название кислых солей образуют из названий средних солей, добавляя приставку гидро-: NaHCO3 — гидрокарбонат натрия; KHSO4 — гидросульфат калия.
При наименовании кислых солей многоосновных кислот указывают число ещё не замещённых атомов водорода: NaH2PO4 — дигидрофосфат натрия; Na2HPO4 — гидрофосфат натрия.
Основные соли содержат помимо металла и кислотного остатка гидроксильные группы ОН-. Такие соли можно рассматривать как продукты неполного замещения гидроксильных групп основания кислотными остатками. Основные соли дают только многокислотные основания: Al(OH)2Cl, Ni(OH)NO3, Cr(OH)SO4, Cu2(OH)2CO3 и т. п. Все основные соли труднорастворимы в воде. Они обычно образуются при недостатке кислоты и могут быть переведены в средние соли действием кислот, например:
Ni(OH)NO3 + HNO3 = Ni(NO3)2 + H2O,
Fe(OH)2Cl + 2 HCl = FeCl3 + 2 H2O.
Названия основных солей чаще всего выводятся из названий средних, применяя приставку гидроксо-. Если гидроксо-групп в молекуле основной соли больше одной, то количество их указывают приставками ди-, три-, тетра- и т. д.:
|
|
Al(OH)Cl2 — гидроксодихлорид алюминия, Cr(OH)2NO3 — дигидроксинитрат хрома,
Ti(OH)3Cl — тригидроксихлорид титана.
Основные соли при нагревании или со временем способны терять воду. Образующиеся при этом соли, которые, естественно, тоже имеют основной характер, называются оксосолями. Например:
2 Mg(OH)Cl = H2O + Mg2OCl2 — оксохлорид магния,
2 Al(OH)SO4 = H2O + Al2O(SO4)2 — оксосульфат алюминия,
Al2(OH)4SO4 = H2O + AI2O2SO4 — диоксосульфат алюминия.
Оксосоли можно перевести в средние соли действием соответствующих кислот:
Zn2OCl2 + 2 HCl = 2 ZnCl2 + H2O.