КИСЛОТЫ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
КИСЛОТЫ
, группа веществ, физически весьма различных, но обладающих характерными химич. свойствами. Первоначальное мнение Лавуазье (Lavoisier), что для К. лоты характерно присутствие Оа, давно изменено после открытия бескислородных к-т (HCN— Berthollet, 1787; НС1—Davy, 1810).—Номенклатуру кислот б. ч. производят от того элемента или комплекса элементов, к-рый, не считая водорода (и кислорода), входит в их состав (напр. азотная, серная, угольная, этил-серная); иногда обозначения условны: соляная, муравьиная, сахарная и т. д. При образовании данным элементом нескольких К. с неодинаковым числом кислородных атомов, кислота с наименьшим числом кислородных атомов обозначается—оватистая, с наибольшим -—ная; промежуточные —атая, —истая (например: НС10—хлорноватистая; НСЮа — хлористая; НСЮ3 — хлорноватая; НСЮ4 — хлорная). Характерными хим. свойствами К. являются кислый вкус, способность переводить синее растительное вещество— лакмус в красный цвет и наличие в молекуле К. одного или нескольких атомов водорода, способных обмениваться на металл с образованием соли. Со времени теории электролитической диссоциации (или «ионизации»—Clausius; 1857), разработанной особенно Аррениусом (Arrhenius; 1884) и другими выдающимися физико-химиками (Ost-wald, Van’t Hoff, Nernst), к-тами называются соединения, водные растворы к-рых содержат водородные ионы. Упомянутые выше и все другие свойства К. объясняются наличием катионов водорода (Н*) в данном растворе (см.
Активная реакция, Буферные свойства).
Различают К. одно – и многоосновные. В одноосновных К. лишь один атом водорода в молекуле К. способен переходить в ионную форму; пример: НС1^ Z^H’+Cl’; в многоосновных К. несколько атомов водорода в молекуле К. связаны ионогенно; пример: H2S04; при этом ионизация многоосновных К. происходит постепенно в зависимости от концентрации раствора; так, в концентрированных растворах H2S04 распадается на ионы Н’ и HSO/, т. е. H2S04^t H*+HS04′; по мере дальнейшего разбавления водой начинается ионизация аниона HS04′^tH»+S04′, и только в очень разведенных растворах наблюдается почти полное отсутствие ионов HS04′ и почти полная ионизация H2S04H*+S04″. Способность К. обменивать водород на металл согласно теории электролитической диссоциации проявляется напр. для цинка и серной К. по уравнению: Zn + 2H»+ + S04″5tZn»+S04″+H2, т. е. цинк двумя ионами водорода переводится в ион цинка с выделением частицы водорода (не ионизированной). Характерное для К. свойство образовывать с основаниями соли выражается напр. дляНС1и едкого натра уравнением H»+Cl+Na*+OH» -* Na’ + Cl’+HjO, т. е. ионы водорода и гидроксила теряют свои электрические заряды и образуют воду.—С ила К. пропорциональна степени их электролитической диссоциации, resp. ионизации; чем больше молекул данной К. при одном и том же разведении распадается на ионы, тем она «сильней»; так напр. установлено, что более сильная соляная К. в концентрации Vss грамм-молекулы («моля») на 1 л почти нацело распадается на ионы, тогда как более слабая уксусная кислота ионизирована при этих условиях лишь на 2,4% (Thorns). Кислотность истинная («активная») данного раствора пропорциональна концентрации имеющихся в нем водородных ионов. Кислотность данного раствора, определяемая путем обычного титрования—титруемая («потенциальная») кислотность,—не является мерой «активной», «истинной» кислотности, так как по мере происходящего титрования, связывания свободных водородных ионов, имеет место новое их образование из еще недиссоциированных частиц К. Другими словами, обычными методами титрования определяется общая («тотальная») кислотность, равняющаяся активной + потенциальная. Поэтому для суждения об активной кислотности данного раствора оказались необходимыми другие методы исследования; наиболее важные из них: электрометрический метод,
индикаторный метод
(см.), метод инверсии тростникового сахара и омыления сложных эфиров (основанный на принципе ускоряющего влияния водородных ионов на ход этих процессов). Для иллюстрации приводится краткая таблица сравнительной силы нек-рых К. (пропорциональной концентрации Н»-ионов), измеренной по методу инверсии и омыления с одной стороны (а), по методу электропроводности—с другой (б). Сила НС1 условно принята за 100 (Macleod). Кислоты
а
б 100 » 27 4,8 1,6 0,40 100 25 4,» 1,7 0,42 Разница в силе кислот сказывается гл. обр. в концентрированных растворах; при этом «слабые» К. очень мало диссоциированы на ионы. По мере разбавления раствора степень диссоциации увеличивается, и разница в силе К. постепенно начинает сглаживаться (см.
Диссоциа
ция электролитическая).
Уксусная К. при разбавлении 1 моля на 32
л
диссоциирована на 2,4%; на 128 л—на 4,7%; на 512
л
—на 9,1%. Наиболее сильными между одноосновными неорганич. К. являются соляная, бромистоводородная, иоди-стоводородная, азотная, хлорная; из органических К. сильные—сульфоновые; из двуосновных наиболее сильна—серная. Степень ионизации (диссоциации) Vjo нормального раствора азотной к-ты равна 0,93, соляной—0,93, хлорной—0,90, серной—0,62, угольной—0,0017. М. Грямеинцкпц. Кислоты органические. Среди них первое место занимают карбонов ыеК., представляющие конечный продукт окисления первичных алкоголей: R. CH2 (ОН) (первичный алкоголь) -+ R. CH:0 (альдегид) -+ R. C(OH):0 (к-та). При сухой перегонке их солей с гидроокисью натрия получаются углеводороды и углекислая соль натрия (сода); напр. СН3.С (ONa):0 + NaOH = CH4 (метан) + ЖО. СО. ОЫа (сода). Это говорит 7 25 за то, что карбоновые к-ты представляют угольную К. НО. СО. ОН, в которой один гидроксил заменен остатком углеводорода (радикалом): R. CO. OH. С другой стороны карбоновые К. можно рассматривать как углеводороды, в которых атом водорода замещен остатком угольной к-ты СО. ОН, карбоксилом. По числу карбоксилов, различают одноосновные К. R’.CO. OH, двуосновные К. R»(CO. OH)2 и т. д. Радикалы (R’, R» и т. д.) могут представлять остатки предельных, непредельных, циклических и т. д. углеводородов. Строение радикалов обусловливает изомерию К. Кислоты, производные от углеводородов с открытой цепью (ациклических углеводородов), часто называют жирными к-тами, т. к. многие из них участвуют в строении жиров, напр. масляная к-та СН3(СН2)г. С00Н, капроновая СН3(СН2)4.СООН, каприловая СН3(СН2)6.СООН, каприноваяСН3(СН2)3.СО. .ОН, миристиновая СН3(СН2)12.СООН, пальмитиновая СН3(СН2)14.СООН, стеариновая CH3(CH2)i6.COOH и т. д., а также непредельные К.—олеиновая СН3(СН2),.СН:СН. .(СН2),.СООН, льняная С]8Н3202, лино-леновая С18Н30Ог и др. Большинство кар-боновых К. носит эмпирические названия, обусловленные происхождением или свойствами. Так, первая кислота—муравьиная— (Н. СО. ОН) была впервые найдена в муравьях, вторая (СН3.СО. ОН)—уксусная—в уксусе и т. д. По международной женевской номенклатуре К. называют по тем углеводородам, в к-рых атомы водорода замещены карбоксилами; так, СН3.СО. ОН— тксусную К.—называют метан-карбоновой К.; СН2:СН. СО. ОН—этилен-карбоновой К., и т. д. Карбоновые К. находятся в природе иногда в свободном состоянии и в виде солей, а гл. обр. в виде сложных эфиров (см.
Эстеры).
Сложные эфиры высших жирных К. и одноатомных алкоголей образуют
воск
(см.) и спермацет. Сложные эфиры, образованные трехатомным алкоголем—глицерином С3Н6(ОН)3, называются жирами и маслами. Жирные К. являются нормальной составной частью организмов; образуются часто в процессах брожения (уксуснокислого, маслянокислого и т. д.): уксусная К. со следами ее гомологов получается при сухой перегонке дерева.—Полное окисление первичных спиртов дает соответствующие К. В углеводороды через их гало идо-производные может быть введен карбоксил: 1)& RCI + K-C = N->R — CFEN + KC1 цианистый калий R —CEEN + 3H80 ->-R — C(OH)3 + NH3; R. C(OH>3 ->H20 + R. CO. OH; 2)& RC1 + Mg (в присутствии эфира)
-*
R. MgCl; R. MgCl + COa->-R—CO. OMgCl; R. CO. OMgCI + HaO-*R. CO. OH + Mg(OH)Cl. Существуют и другие многочисленные способы получения карбоновых К., напр. из трех галоидопроизводных: R. CC]3 + 3H20->R. C(0H)3 + 3HC1; R. С (OH),-»HjO + R. CO. OH. Химич. свойства карбоновых К. (R. СО. ОН) обусловливаются карбоксилом и радикалом. При растворении в воде водород карбоксила переходит в ион водорода (R. CO. ОН £ Н’ + R. СО. О’), обусловливая покраснение синего лакмуса и изменение других индикаторов на ион водорода и ощущение «кислого» вкуса. Водород карбоксила мажет замещаться металлами, образуя соли, замещаться радикалами спиртов с образованием сложных эфиров (R’CO. OR»). Гидроксил карбоксила при действии галоидных соединений фосфора может быть замещен галогеном (R. CO. C1, R. CO-Вгит. д.), причем получаются
галоид-ангидриды
(см.). Гидроксил кислоты может замещаться остатком аммиака •— получаются амиды кислот (R. CO. NH2), остатком гидразина (например фенил-гидразина CaHE. NH. NH2) получаются гидразиды К. (R. CO. NH. NH. C6H5). При действии на гидразиды К. азотистой К. образуются азиды К. (R. CO. N3), кристаллические взрывчатые вещества. Ангидриды одноосновных карбоновых к-т (RCO)20 не могут быть получены простым отнятием воды от К., но легко получаются при действии на галоид-ангидриды солями К.: R. CO. C1+ + R. CO. ONa^NaCl+(R. CO)20. Атомы водорода в радикале, остатке углеводородов. могут замещаться галогенами, давая галои-до-кислоты (например хлоруксусная к-та СН2С1.СООН). Из последних заменой галогена на гидроксил получаются спиртокис-лоты