Сильные и слабые кислоты — список с названиями, формулами, описанием и свойствами

Общие свойства

Все кислоты содержат атомы водорода, которые способны вступать в реакцию. Таким образом, кислота представляет собой сложное вещество, молекулы которого состоят из разного количества атомов водорода и кислотного остатка. Эти соединения обладают кислым и зачастую слегка металлическим вкусом. При контакте с ними индикаторы приобретают другой оттенок вплоть до кардинальной смены цвета.

Химические свойства, являющиеся общими для всех кислот:

• Все вещества, содержащие кислород, в процессе разложения образуют воду и кислотный оксид.
• Бескислородные соединения распадаются на простые элементы.
• Окислители вступают в реакцию со всеми расположенными слева от H металлами из ряда активности.
• Кислоты взаимодействуют с солями, образованными более слабым соединением.

Физические свойства веществ могут кардинально отличаться. Например, одни из них имеют запах, у других он отсутствует совершенно.

Кислоты могут быть жидкими, газообразными и твёрдыми. К твёрдым соединениям относятся, например, C2H204 и H3BO3.

Последствия и профилактика

Отравление кислотами часто заканчивается летальным исходом. При вовремя начатом лечении возможен благоприятный прогноз, но во многих случаях человек остается инвалидом. Действие всех кислот негативно сказывается на состоянии пищеварительного тракта, страдает мозг и нервная система.

Избежать интоксикации возможно при соблюдении осторожности во время работы с кислотами. Токсичные вещества нельзя оставлять в местах, доступных для детей и животных. При использовании токсичных соединений надевают защитную одежду, глаза скрывают за очками, на руках присутствуют перчатки.

Самая страшная и опасная кислота не доступна для простого обывателя. Однако в лабораториях важно соблюдать осторожность при использовании подобных веществ. При возникновении признаков отравления, требуется срочно обратиться в медицинское учреждение.

Концентрация вещества

Зачастую химикам приходится решать задачи на определение количества чистой кислоты, находящейся в растворе, в процентах. В таких случаях искомым значением является концентрация.

Это величина, позволяющая определять количественный состав жидкого химического вещества. К примеру, для того, чтобы узнать, сколько чистой серной кислоты находится в разбавленном растворе, необходимо небольшое количество смеси налить в мерный стакан, взвесить и определить искомое значение по таблице плотности. Указанная таблица используется при вычислениях, так как плотность неразрывно связана с концентрацией.

Основная классификация

Чаще всего кислые вещества разделяют на кислородосодержащие и бескислородные. Состав последних соединений отличается тем, что в них нет кислорода, но есть водород. В связи с этим их названия всегда дополнены словом «водородная». Например, хлороводородная, сероводородная.

Кроме того, кислоты имеют классификацию по количеству атомов водорода.

Так, они подразделяются на следующие типы:

• одноосновные;
• двухосновные;
• трехосновные.

Но также существуют органические кислоты, то есть органические вещества, которые проявляют свойства, присущие кислотным соединениям. Из них наиболее известны уксусная, щавелевая, муравьиная, лимонная, молочная и яблочная.

Все кислые вещества и основания подразделяются на сильные и слабые. Но необходимо понять, что эти понятия никак не связаны с концентрацией соединений. Сила кислоты определяется её способностью вступать в химическую реакцию, отдавая водородные ионы.

Так, вещество считается сильным, если этот процесс проходит легко.

Лечение при отравлении ядом

До приезда врачей пострадавшему допустимо оказать первую помощь. При отравлении не обойтись без квалифицированной помощи, но некоторые действия способны облегчить состояние пациента.

Рекомендуем: Отравление спорыньей (эрготизм) — симптомы и признаки заболевания

Что делать:

1. Если причиной отравления стал газ, то пациента выводят либо выносят на свежий воздух;
2. Человека кладут на горизонтальную поверхность, обеспечивают ему полный покой;
3. Запрещено промывать желудок, это способно привести к повторному ожогу пищевода;
4. На область живота кладут лед, подобное действие поможет остановить внутреннее кровотечение;
5. Нельзя давать человеку таблетки и питье, чтобы не спровоцировать негативные последствия.

Сильные и слабые реагенты

Если реагент в водном растворе полностью распадается на ионы, то есть диссоциирует, то оно является сильным, поскольку слабые химические соединения никогда не растворяются до конца.

Кроме того, отличить слабую кислоту можно посредством измерения её проводимости. Сильные соединения являются хорошими электролитами. Сильные основания при попадании в воду также распадаются. Следует отметить, что основания также называют гидроксидами или гидроокисями.

Существует специальные перечни слабых и сильных кислот и оснований. Таблица, приведённая ниже, также может использоваться для классификации реагентов.

А также следует отметить, что кислородсодержащая угольная (H2CO3) и ортофосфорная (H3PO4) или фосфорная кислоты — слабые. К сильным же необходимо добавить хромовую, которая является средней по силе.

Кроме того, нужно учитывать, что современная химия позволяет учёным создавать новые соединения. В связи с этим список кислот, как сильных, так и слабых, постоянно пополняется.

Химические реакции

При соединении сильной кислоты с таким же основанием получится нейтральный раствор. Произошедшая в этом случае химическая реакция называется нейтрализацией. Если же заменить основание на слабое, то полностью диссоциирует только кислое вещество.

Второй компонент не распадается на ионы полностью.

Слабое основание лишь незначительно вступает в реакцию со слабой кислотой.

Когда кислотное соединение реагирует с сильным основанием, то первый реагент проходит частичную диссоциацию, второй же полностью диссоциирует.

Полученный в результате раствор обладает слабыми свойствами основания.

Водородный показатель

При проведении диссоциирующих реакций важно правильно определить уровень кислотности воды. Для его количественного выражения применяется величина pH, называющаяся силой, весом или потенциалом водорода. Она позволяет измерить активность ионов водорода. Если уровень pH превышает 7, то у вещества присутствуют кислотные свойства, если же этот показатель меньше 7, то свойства являются основными.

Способы определения

Результаты химических реакций, в которых участвует любое вещество, напрямую зависят от уровня его кислотности. А потому химики всегда измеряют этот показатель.

Существует несколько методов определения pH:

• Инструментальный способ. В этом случае применяется pH-метр. Этот прибор трансформирует концентрацию протонов в какой-либо жидкости в электрический сигнал.
• Индикаторы. Это вещества, изменяющие оттенок цвет в зависимости от показателя pH. Использование различных индикаторов позволяет получить довольно точные данные об уровне кислотности.
• Соль. Соль представляет собой соединение ионов, которое полностью диссоциирует в слабом водном растворе. Для определения кислотно-щелочных свойств соляного раствора, прежде всего, нужно установить и изучить свойства ионов, находящиеся в растворе.

Буферный раствор

Буферным раствором называется вещество, отличающееся наличием постоянной концентрации ионов водорода.

При добавлении сильной кислоты или такого же основания в небольших дозах эти растворы сохраняют изначальный уровень кислотности.

Для приготовления такой смеси нужно смешать слабое кислое вещество или основание с соответствующей солью.

При изготовлении буферного раствора необходимо учитывать следующие факторы:

• Интервал уровня кислотности, в котором вещество станет эффективным.
• Ёмкость раствора, то есть какой объём сильного кислотного соединения или основания можно добавить в смесь, не изменив её pH.
• При соединении веществ не должно быть реакций, способных повлиять на состав раствора.

Профессиональное хранение

Но давайте разберёмся, в чём советуют хранить эти кислоты в промышленности (помимо стекла). Вот что гласят инструкции от производителей химреактивов по этому поводу.

Серная кислота

1. Может перевозиться в бочках и цистернах из коррозионно-стойкой стали марки 06ХН28МДТ. На металле образуется пассивирующий слой и дальнейшее взаимодействие с контейнером прекращается.
2. Полиэтилен высокой плотности (PEHD), полипропилен (PP), тефлон (он же polytetrafluoroethylene = PTFE, он же фторопласт-4).

На практике концентрированная серная кислота приводит к коричневению (обугливанию изнутри) PEHD и PP, что, по всей видимости, портит её чистоту. Но зато она через эти пластики не проникает. Тефлон… надо проверять, да и дороговат он. Серная кислота аккумуляторной концентрации (1.27-1.28 г/см3) может в PP-канистре храниться многие годы, канистра не коричневеет, количество кислоты не уменьшается (если, конечно, крышка нормально-плотно завинчена).

Соляная кислота

1. В стальных гуммированных (покрытых изнутри резиной) бочках и цистернах.
2. UPVC (Unplasticized Polyvinyl Chloride — непластифицированный поливинилхлорид, нПВХ), упрочнённый (снаружи) оболочкой из пропитанного эпоксидной смолой стекловолокна.
3. Полиэтилен высокой плотности, HDPE.
4. Полипропилен, PP, упрочнённый пропитанным эпоксидной смолой стекловолокном.

Как показал опыт и эксперименты, все эти промышленные методы хранения годятся только для непродолжительного хранения или транспортировки («в бочках и цистернах»). Сохранить в течение многих лет соляную кислоту, наверное, получится только в стеклянной таре со стеклянной же пробкой (и непонятно какой смазкой: кто-то использует силиконовое масло).

Через фторопласт (= тефлон, PTFE) соляная кислота просачивается, также как и через PP/PEHD, и оный тоже коричневеет.

Азотная кислота

1. Концентрации более 92% — в алюминиевых бочках и цистернах. Алюминий либо чистый, либо сплав, не содержащий меди. А также из нержавеющих сталей марок (импортных) 304L и DIN 1.4361.
2. Концентрация 60-70% — в бочках и цистернах из коррозионно-стойкой российской стали марки Х18Н9Т, импортные — 304L, 316L, 321.
3. Оказывается даже обычная стеклянная тара не годится для хранения особо чистой азотной кислоты (имеет место быть реакция и кислота загрязняется) — нужно кварцевое стекло или окварцованное изнутри силикатное бутылочное стекло (внутренняя поверхность химически обрабатывается в течение 6-12 часов кипящей 70%-ной азотной кислотой с последующим прокаливанием при температуре 400-500°С в течение 3 ч).
4. Поливинилхлорид (PVC). Точнее нПВХ — непластифицированный поливинилхлорид, в котором нет пластификаторов. Укреплённый стекловолокном, пропитанным полиэфирной/эпоксидной смолой.
5. Поливинилиденфторид (PVDF).
6. Этиленхлортрифторэтилен (ECTFE).
7. Тефлон (он же политетрафторэтилен = PTFE — polytetrafluoroethylene, он же фторопласт-4).

Банальные ПВХ, фторопласт, алюминий — вот в чём, оказывается, надо хранить азотную кислоту. В тефлоновых контейнерах ещё (бывают такие, но они маленькие и почти непрозрачны). Или тогда уж проще купить стеклянный флакон с тефлоновой пробкой. И совсем уж просто и дёшево — тефлоновую пробку. Или самому вырезать нужной формы и диаметра на токарном станке из PTFE-стержня.

Самые опасные кислотные соединения

На сегодняшний день самой сильной кислотой в мире считается пентафторид сурьмы фтористоводородной кислоты. Её химическая формула — HFSbF5. Не существует точных данных об активности этого соединения, но установлено, что его 55-процентный раствор почти в миллион раз сильнее концентрированной серной кислоты.

Следующим по силе является карборановое кислотное соединение. Это вещество разрешается хранить только в специальной ёмкости. Она также во много раз опаснее серной и растворяет даже стекло.

Ещё одной суперкислотой является плавиковая. Она не имеет цвета и, подобно предыдущему веществу, способна разъедать стекло. Для перевозки этого едкого соединения применяют полиэтилен. Вещество прекрасно вступает в реакцию с большинством металлов, но не взаимодействует с парафином. Соединение токсично, даже его пары опасны для здоровья. Кислота обладает эффектом наркотика.

Самое известное сильное вещество — серная кислота. Из-за больших производственных объёмов некоторые химики считают именно её самой опасной в мире. По мере того как увеличивается концентрация реагента, растёт и его опасность для здоровья человека, хотя даже растворы серного кислотного соединения могут нанести серьёзный вред. Это вещество окисляет металлы и является крайне едким, даже пары реагента очень опасны. При контакте происходит поражение кожи и слизистых оболочек, органов дыхания, а также внутренних органов человека.

Часто используемая в быту муравьиная кислота тоже относится к ядовитым химикатам. Эта ситуация объясняется тем, что опасность возникает только при высокой концентрации вещества. В обычных условиях оно бесцветно, легко образует водные растворы, а также успешно растворяется в ацетоне.

При концентрации меньше 10% реагент вызывает только раздражение. Если же этот показатель повышен, то соединение может разъесть ткани и множество других веществ. Его пары повреждают глаза, слизистые оболочки и дыхательные пути. При попадании внутрь организма наступает серьёзное отравление. Но в минимальных концентрациях реагент успешно перерабатывается и выводится из организма. В небольших дозах оно присутствует во фруктах, выделениях насекомых, крапиве.

Мощным ядом является азотная кислота. В разных пропорциях она прекрасно смешивается с водой. Реагент крайне опасен для человека. Его пары наносят серьёзный вред органам дыхания и слизистым оболочкам. Кожный покров при попадании кислоты становится жёлтым, на нём остаются язвы. Пострадавшие места требуют длительного восстановительного процесса.

При воздействии высокой температуры или света азотная кислота распадается, превращаясь в довольно токсичный газ. У вещества не возникает химической реакции со стеклом, а потому этот материал применяют для хранения реагента. Создателем ядовитого соединения является алхимик Джабир.

Самая сильная кислота в мире

Звание одной из сильной и агрессивной кислоты в мире принадлежит карборановой. Это соединение появилось путем экспериментов ученых с целью создать что-то устойчивое.

Она сильнее серной, но не имеет той агрессивности, как у нее. В состав соединения входят одиннадцать атомов брома и столько же атомов хлора. В пространстве молекула приобретает форму правильного многогранника – икосаэдра.

Благодаря подобному расположению атомов соединение обладает высокой устойчивостью.

Такая кислота способна на реакцию с самыми «упрямыми» газами – инертными. Ученые пытаются добиться реакции с ксеноном. Наиболее сильная кислота принесла успех многих профессорам, однако исследования продолжаются.

Кривые титрования

Кривые титрования представляют собой график зависимости параметра вещества, который связан с концентрацией реагента, подвергающегося титрованию, титранта или продукта химической реакции, от степени протекания процесса. Если проходит кислотно-основная реакция, то показателем концентрации каждого её участка является уровень рН.

Существуют теоретические и экспериментальные кривые. Теоретические используются для того, чтобы обосновать выбор индикатора. Их расчёт осуществляется по уравнению реакции и данным об исходной концентрации соединений, вступающих в реакцию. Экспериментальные кривые позволяют определить точки эквивалентности. Их получают путём измерения одного из свойств системы в процессе титрования.

Протекание и результат химических реакций, в которые вступает любая кислота, напрямую зависят от того, является это вещество сильным или слабым. В специальных химических таблицах приведены наименования самых распространённых соединений, что позволяет безошибочно определить силу реагента.

Как выбрать паяльную кислоту

Примечательно, что если в веществе в большом количестве присутствует видимый осадок, то можно утверждать, что используемая кислота некачественная или старая.

Выбирать флюс необходимо с учетом области его применения, поскольку этим определяются не только его составные компоненты, но и то какая интенсивность раствора должна быть.

1. Ортофосфорная. Зачастую применяется для ржавых деталей, где с поверхности металла необходимо устранить оксиды.
2. Соляная. Предназначена для любого вида работ, поскольку обладает широким спектром действия для обработки черного и цветного металла, а также их сплавов.
3. Серная. Достаточно агрессивна, поэтому и применяется реже. Она позволяет хорошо работать со сложно спаиваемыми деталями и заготовками больших толщин, поскольку негативное воздействие от вещества для них не страшно. Из-за высокой агрессивности серной кислоты ее используют для сложно спаиваемых деталей, а также для заготовок большой толщины, так как она не нанесет им большого вреда.

Выполнять подбор раствора необходимо с учетом толщин и габаритов обрабатываемых деталей. При этом при работе с контактами и деликатными элементами любая кислота должна предварительно разбавляться.