Kwasy w chemii: wzory, nazwy, właściwości i reakcje

1. Co to są kwasy?

Kwasy to związki chemiczne zbudowane z atomów wodoru i reszty kwasowej.

W roztworze wodnym dysocjują na kationy wodoru H⁺ i aniony reszty kwasowej.

2. Wzory i nazwy kwasów

Kwasy beztlenowe:

• HCl – kwas chlorowodorowy (solny)

• H₂S – kwas siarkowodorowy

Kwasy tlenowe:

• H₂SO₄ – kwas siarkowy(VI)

• H₂SO₃ – kwas siarkowy(IV)

• HNO₃ – kwas azotowy(V)

• H₂CO₃ – kwas węglowy

• H₃PO₄ – kwas fosforowy(V)

3. Otrzymywanie kwasów

Kwasy tlenowe otrzymujemy w reakcji odpowiedniego tlenku niemetalu z wodą.

Przykłady:

• SO₃ + H₂O → H₂SO₄

• SO₂ + H₂O → H₂SO₃

• CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃

Kwasy beztlenowe otrzymujemy przez rozpuszczenie odpowiedniego wodorku niemetalu w wodzie.

Przykład: chlorowodór rozpuszczony w wodzie tworzy kwas chlorowodorowy.

4. Dysocjacja jonowa kwasów

Dysocjacja jonowa to rozpad cząsteczek na jony pod wpływem wody.

• HCl → H⁺ + Cl⁻

• H₂S ⇌ 2H⁺ + S²⁻

• HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻

• H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻

• H₂CO₃ ⇌ 2H⁺ + CO₃²⁻

• H₃PO₄ ⇌ 3H⁺ + PO₄³⁻

Jak zapamiętać?

Liczba przy H wskazuje, ile jonów H⁺ powstaje w pełnej dysocjacji. Reszta kwasowa ma taki ładunek ujemny, aby suma ładunków w równaniu wynosiła zero.

Słabe kwasy mogą dysocjować niecałkowicie, dlatego stosuje się strzałkę odwracalną ⇌.

5. Właściwości poszczególnych kwasów

Kwas chlorowodorowy – HCl

• Jego roztwór jest bezbarwny i żrący.

• Reaguje z niektórymi metalami, wydzielając wodór.

• Występuje w soku żołądkowym.

Kwas siarkowy(VI) – H₂SO₄

• Bezbarwna, gęsta, oleista ciecz.

• Stężony kwas jest silnie żrący i odwadniający.

• Podczas mieszania z wodą wydziela się dużo ciepła.

• Stosowany m.in. do produkcji nawozów i w akumulatorach.

Kwas azotowy(V) – HNO₃

• Czysty kwas jest bezbarwną cieczą.

• Jest żrący i ma silne właściwości utleniające.

• Stosowany m.in. do produkcji nawozów.

Kwas węglowy – H₂CO₃

• Jest słaby i nietrwały.

• Powstaje z dwutlenku węgla i wody.

• Rozkłada się na wodę i dwutlenek węgla.

• Występuje w napojach gazowanych.

Kwas siarkowodorowy – H₂S

• Jest słabym kwasem.

• Siarkowodór ma zapach zgniłych jaj.

• Siarkowodór jest silnie toksyczny.

Kwas fosforowy(V) – H₃PO₄

• Jest kwasem tlenowym.

• Stosowany m.in. do produkcji nawozów.

• Jego reszta kwasowa to PO₄³⁻.

6. Kwasy tlenowe i beztlenowe

Tlenowe zawierają tlen, a beztlenowe go nie zawierają.

7. Wskaźniki i skala pH

• Lakmus – w kwasie czerwony.

• Oranż metylowy – w kwasie czerwony.

• Uniwersalny papierek wskaźnikowy – w kwasie barwy od czerwonej do żółtej, zależnie od pH.

Skala pH:

• pH mniejsze niż 7 – odczyn kwasowy.

• pH równe 7 – odczyn obojętny.

• pH większe niż 7 – odczyn zasadowy.

8. Reakcje kwasów

1. Kwas + metal aktywny → sól + wodór

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑

2. Kwas + zasada → sól + woda

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

To reakcja zobojętniania.

3. Kwas + tlenek metalu → sól + woda

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O

4. Kwas + węglan → sól + woda + dwutlenek węgla

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑