Kwasy to związki chemiczne zawierające atomy wodoru, które można zastąpić cząsteczkami metalu i pozostałością kwasu. Można je również zdefiniować jako substancje, które mogą reagować z bazą chemiczną, tworząc sól i wodę.
Istnieją dwa główne typy tych połączeń: silne i słabe. Można je również sklasyfikować jako kwasy mineralne i organiczne w zależności od ich składu chemicznego. Główna różnica między nimi polega na tym, że te pierwsze są związkami nieorganicznymi złożonymi z różnych kombinacji pierwiastków chemicznych, podczas gdy te drugie są kombinacją atomów węgla i wodoru.
Definicja
Kwas mineralny to substancja syntetyzowana z jednego lub więcej związków nieorganicznych. Uwalnia jony wodorowe w roztworze, z których z kolei wodór może zostać wyparty przez metal, tworząc sól. Różne kwasy mają różne formuły. Na przykład kwas siarkowy to H2SO4, kwas azotowy to HNO3.
Sole kwasów mineralnych znajdują się w organizmach żywych, rozpuszczone w wodzie (w postaci jonów) lub znajdują się ww stanie stałym (na przykład sole wapnia i fosforu w składzie ludzkiego szkieletu i większości kręgowców).
Jedną wspólną cechą wszystkich kwasów jest to, że zawsze zawierają co najmniej jeden atom wodoru w swojej cząsteczce. Wszystkie uczestniczą w reakcji neutralizacji, reagując z zasadami i tworząc sole oraz wodę. Inne właściwości kwasów to kwaśny smak i zdolność wywoływania przebarwień niektórych barwników. Typowym tego przykładem jest zmiana koloru papierka lakmusowego z niebieskiego na czerwony.
Kwasy mineralne są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Są całkowicie niemieszalne z rozpuszczalnikami organicznymi. Większość z nich jest bardzo agresywna.
Lista kwasów nieorganicznych
Minerały obejmują następujące substancje:
- Kwas muratyczny - HCl.
- Kwas azotowy - HNO3.
- Kwas fosforowy - H3PO4.
- Kwas siarkowy - H2SO4.
- Kwas borowy - H3BO3.
- Kwas fluorowodorowy - HF.
- Kwas hydrobromowy - HBr.
- Kwas nadchlorowy - HClO4.
- Kwas jodowodorowy - HI.
Najpowszechniej stosowane są tak zwane kwasy odniesienia - chlorowodorowy, siarkowy i azotowy. Przyjrzyjmy się teraz bliżej.
Kwas solny
Stężona substancja to wodny roztwór zawierający około 38% chlorowodoru (HCl). Ma ostry zapach i powoduje oparzenia układu oddechowego i oczu. Kwas solny nie jest klasyfikowany jako środek utleniający ani redukujący. Jednak po zmieszaniu np. zpodchloryn sodu (wybielacz) lub nadmanganian potasu, uwalnia toksyczny gazowy chlor.
Jako kwas nieutleniający, HCl rozpuszcza większość metali nieszlachetnych, uwalniając łatwopalny gazowy wodór.
Kwas azotowy (HNO3)
Kwas azotowy jest dostępny w postaci stężonego roztworu (68-70%, 16 M) oraz w postaci bezwodnej (100%). Jest silnym środkiem utleniającym. Właściwości są zachowane, nawet jeśli jest wystarczająco rozcieńczony i ma temperaturę pokojową. Substancja ta utlenia większość związków organicznych, zamieniając się w podtlenek azotu. Może tworzyć mieszaniny wybuchowe z prawie każdym związkiem organicznym.
Stężony kwas azotowy reaguje gwałtownie z materiałem organicznym, powodując odgazowanie i potencjalny wzrost ciśnienia, a następnie pęknięcie naczynia, jeśli nie jest ono odpowiednio wentylowane. Reakcje utleniania z niektórymi rozpuszczalnikami organicznymi mogą tworzyć wybuchowe azotany.
Kwas azotowy reaguje z większością metali, uwalniając gazowy wodór lub tlenki azotu, w zależności od stężenia i rodzaju odczynnika. Nie rozpuszcza złota i platyny.
Zmieszanie kwasu azotowego i kwasu solnego spowoduje powstanie brązowych oparów złożonych z toksycznych tlenków azotu.
Substancja powoduje żółte plamy na skórze.
Kwas siarkowy (H2SO4)
Skoncentrowana substancjaczęsto dostarczane w 98% roztworze (18M). Jest silnym utleniaczem, higroskopijnym i silnie odwadniającym środkiem.
Rozcieńczona substancja reaguje z metalami jak inne kwasy mineralne, uwalniając gazowy wodór. Stężony związek może również rozpuszczać niektóre metale szlachetne, takie jak miedź, srebro i rtęć, uwalniając dwutlenek siarki (SO2). Ołów i wolfram nie reagują z kwasem siarkowym.
Dzięki silnej zdolności utleniania i odwadniania reaguje gwałtownie z wieloma organicznymi chemikaliami, co powoduje wydzielanie się gazu.
Kwas fosforowy (H3PO4)
Czysty związek ortofosforowy jest rozpuszczalnym w wodzie krystalicznym ciałem stałym. Kwas, najczęściej sprzedawany jako 85% roztwór wodny, jest lepki, nielotny i bezwonny. Jest mniej reaktywny niż inne kwasy mineralne omówione powyżej.
Rozpuszczając się w wodzie, substancja sprawia, że ciecz staje się lepka i lepka.
Zastosowanie kwasów mineralnych
Kwasy nieorganiczne obejmują mocne kwasy (siarkowy) do bardzo słabych kwasów (borowy). Zwykle są rozpuszczalne w wodzie i nie mieszają się z rozpuszczalnikami organicznymi.
Kwasy mineralne są wykorzystywane w wielu sektorach przemysłu chemicznego jako surowce do syntezy innych chemikaliów, zarówno organicznych, jak i nieorganicznych. Duża ich liczba, zwłaszcza siarkowych, azotowych i chlorowodorowych,produkowane do użytku komercyjnego w dużych fabrykach.
Są one również szeroko stosowane ze względu na ich właściwości korozyjne. Na przykład rozcieńczony roztwór kwasu solnego służy do usuwania osadów wewnątrz kotłów. Ten proces jest znany jako usuwanie kamienia.
W życiu codziennym kwas siarkowy może być używany do akumulatorów samochodowych i czyszczenia powierzchni. Jeszcze kilkadziesiąt lat temu ludzie regularnie kupowali butelki tej substancji, aby naładować akumulatory w swoich samochodach.
Kwas azotowy (HNO3) jest używany do czyszczenia na sucho. Kwas fosforowy (H3PO4) jest używany do produkcji zapałek.
Podobieństwo
Pomiędzy kwasami nieorganicznymi i organicznymi istnieją cechy, które łączą je w jedną grupę. Ich lista jest następująca:
- Może uwalniać protony (jony H).
- Reaguj z zasadami chemicznymi.
- Mają mocną i słabą kwasowość.
- Barwnik niebieski papierek lakmusowy czerwony.
- Interakcja kwasów i minerałów.
Różnice
Należy podkreślić następujące rozbieżności między kwasami nieorganicznymi i organicznymi:
- Definicja. Kwasy mineralne to substancje pochodzące ze związków nieorganicznych. Kwasy organiczne to związki organiczne o właściwościach kwasowych.
- Pochodzenie. Większość kwasów mineralnych nie ma pochodzenia biologicznego, np. mineralneźródła. W przypadku związków organicznych jest odwrotnie.
- Rozpuszczalność. Większość kwasów mineralnych jest dobrze rozpuszczalna w wodzie. Związki organiczne nie mieszają się dobrze z cieczą.
- Kwasowość. Większość kwasów mineralnych jest silna. Organiczne - zwykle słabe.
- Skład chemiczny. Kwasy mineralne mogą, ale nie muszą mieć w swojej strukturze atomów węgla. Są zawsze obecne w związkach organicznych.
W artykule przedstawiono dane dotyczące kwasów i ich właściwości.
