Најважније из лекције
Састав и подела: Киселине садрже водоник и киселински остатак. Деле се на бескисеоничне (\(\text{HCl}\), \(\text{H}_2\text{S}\)) и кисеоничне (\(\text{HNO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_4\), \(\text{H}_2\text{CO}_3\), \(\text{H}_3\text{PO}_4\)).
Добијање: Кисеоничне настају реакцијом киселих оксида с водом (\(\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4\)), а бескисеоничне растварањем једињења водоника и неметала у води (\(\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}\)).
Индикатори и безбедност: Киселине боје плаву лакмус-хартију у црвено. Разблажују се искључиво по правилу КУВ (Киселина У Воду).
Електролитичка дисоцијација: У води се киселине разлажу дајући као једине катјоне водоникове јоне (\(\text{H}^+\)) и одговарајуће анјоне киселинског остатка. Према степену дисоцијације деле се на јаке (\(\text{HCl}\), \(\text{HNO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_4\)), умерено јаке (\(\text{H}_3\text{PO}_4\)) и слабе (\(\text{H}_2\text{S}\), \(\text{H}_2\text{CO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_3\)).
Добијање: Кисеоничне настају реакцијом киселих оксида с водом (\(\text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4\)), а бескисеоничне растварањем једињења водоника и неметала у води (\(\text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl}\)).
Индикатори и безбедност: Киселине боје плаву лакмус-хартију у црвено. Разблажују се искључиво по правилу КУВ (Киселина У Воду).
Електролитичка дисоцијација: У води се киселине разлажу дајући као једине катјоне водоникове јоне (\(\text{H}^+\)) и одговарајуће анјоне киселинског остатка. Према степену дисоцијације деле се на јаке (\(\text{HCl}\), \(\text{HNO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_4\)), умерено јаке (\(\text{H}_3\text{PO}_4\)) и слабе (\(\text{H}_2\text{S}\), \(\text{H}_2\text{CO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_3\)).
Киселине су хемијска једињења чији су молекули изграђени од једног или више атома водоника и киселинског остатка.
Општа формула киселине означава се као \(\text{HA}\), где је \(\text{H}\) водоник, а \(\text{A}\) киселински остатак. Водоник се увек пише на првом месту.
Према свом саставу, киселине се деле у две основне групе:
| Бескисеоничне киселине | Кисеоничне киселине | ||
|---|---|---|---|
| Назив | Молекулска формула | Назив | Молекулска формула |
| Хлороводонична (хлоридна) киселина | \(\text{HCl}\) | Сумпораста (сулфитна) киселина | \(\text{H}_2\text{SO}_3\) |
| Сумпороводонична (сулфидна) киселина | \(\text{H}_2\text{S}\) | Азотна (нитратна) киселина | \(\text{HNO}_3\) |
| - | - | Сумпорна (сулфатна) киселина | \(\text{H}_2\text{SO}_4\) |
| - | - | Угљена (карбонатна) киселина | \(\text{H}_2\text{CO}_3\) |
| - | - | Фосфорна (фосфатна) киселина | \(\text{H}_3\text{PO}_4\) |
Именовање киселина:
- Бескисеоничне киселине: корен назива неметала + -водонична + реч киселина (нпр. хлор + водонична \(\rightarrow\) хлороводонична киселина).
- Кисеоничне киселине: корен назива неметала + наставак -аста (за нижу валенцу неметала) или -на (за вишу валенцу неметала) + реч киселина (нпр. сумпораста \(\text{H}_2\text{SO}_3\) и сумпорна \(\text{H}_2\text{SO}_4\)).
Разврстај следеће киселине на кисеоничне и бескисеоничне: \(\text{HNO}_3\), \(\text{H}_2\text{S}\), \(\text{H}_3\text{PO}_4\), \(\text{HCl}\).
- Кисеоничне: \(\text{HNO}_3\) (азотна) и \(\text{H}_3\text{PO}_4\) (фосфорна) – садрже кисеоник у киселинском остатку.
- Бескисеоничне: \(\text{H}_2\text{S}\) (сумпороводонична) и \(\text{HCl}\) (хлороводонична) – не садрже кисеоник.
1. Добијање кисеоничних киселина: реакцијом киселих оксида (анхидрида киселина) са водом
\[ \text{кисели оксид} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{кисеонична киселина} \]
Примери:
\[ \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3 \quad (\text{угљена киселина}) \]
\[ \text{N}_2\text{O}_5 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{HNO}_3 \quad (\text{азотна киселина}) \]
2. Добијање бескисеоничних киселина: синтезом водоника и неметала, а потом растварањем насталог гаса у води
\[ \text{водоник} + \text{неметал} \rightarrow \text{гас} \xrightarrow{+\text{H}_2\text{O}} \text{бескисеонична киселина} \]
Примери:
\[ \text{H}_2 + \text{Cl}_2 \rightarrow 2\text{HCl} \quad (\text{хлороводоник} \xrightarrow{\text{вода}} \text{хлороводонична киселина}) \]
\[ \text{H}_2 + \text{S} \rightarrow \text{H}_2\text{S} \quad (\text{сумпороводоник} \xrightarrow{\text{вода}} \text{сумпороводонична киселина}) \]
Напиши хемијску једначину добијања сумпорне киселине (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)) из одговарајућег оксида неметала и воде.
Сумпорна киселина се добија реакцијом сумпор(VI)-оксида са водом:
\[ \text{SO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{SO}_4 \]
Валенца киселинског остатка: Једнака је броју атома водоника који су везани за тај киселински остатак у молекулу киселине.
- \(\text{H}\mathbf{NO_3}\) \(\rightarrow\) киселински остатак \(\text{NO}_3\) је једновалентан (везан за \(1\text{H}\)).
- \(\text{H}_2\mathbf{CO_3}\) \(\rightarrow\) киселински остатак \(\text{CO}_3\) је двовалентан (везан за \(2\text{H}\)).
- \(\text{H}_3\mathbf{PO_4}\) \(\rightarrow\) киселински остатак \(\text{PO}_4\) је тровалентан (везан за \(3\text{H}\)).
Валенца неметала у кисеоничној киселини: Збир свих валенци атома водоника (валенца \(\text{I}\)) и неметала једнак је збиру свих валенци атома кисеоника (валенца \(\text{II}\)).
Одређивање валенце сумпора у сумпорној киселини (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)):
\[ \overset{\text{I}}{\text{H}}_2 \overset{x}{\text{S}} \overset{\text{II}}{\text{O}}_4 \]
\[ 2 \cdot 1 + 1 \cdot x = 4 \cdot 2 \]
\[ 2 + x = 8 \implies x = 6 \]
Валенца сумпора у \(\text{H}_2\text{SO}_4\) је \(\text{VI}\).
Одреди валенцу азота у молекулу азотне киселине (\(\text{HNO}_3\)).
У молекулу \(\overset{\text{I}}{\text{H}} \overset{x}{\text{N}} \overset{\text{II}}{\text{O}}_3\):
\[ 1 \cdot 1 + 1 \cdot x = 3 \cdot 2 \]
\[ 1 + x = 6 \implies x = 5 \]
Валенца азота у азотној киселини је \(\text{V}\).
Водени раствори киселина имају кисео укус. Чисте и концентроване киселине су нагризајуће супстанце - оштећују ткива, изазивају тешке опекотине на кожи и оштећују материјале.
Индикатори су супстанце које мењају своју боју у зависности од киселости средине. Најчешће се користи плава лакмус-хартија која у киселој средини мења боју у црвену.
- Лимунска киселина - у цитрусном воћу (лимун, поморанџа, грејпфрут)
- Сирћетна киселина - у сирћету за салате
- Млечна киселина - у млеку и јогурту
- Угљена и фосфорна киселина - у газираним освежавајућим пићима
- Хлороводонична киселина (\(\text{HCl}\)) - у желудачном соку (помаже варење)
КУВ (Киселина У Воду): Концентрована киселина се увек сипа у воду у танком млазу, уз непрестано мешање стакленим штапићем.
Никада се не сме додавати вода у киселину (правило ВУК)! Додавањем воде у киселину ослобађа се велика количина топлоте, течност нагло прокључа и долази до прскања киселине, што може изазвати тешке повреде.
Како ће се променити боја плаве лакмус-хартије ако се њоме додирне кап лимуновог сока? Обраложи одговор.
Плава лакмус-хартија ће поцрвенети, јер лимунов сок садржи лимунску киселину, а киселине боје плаву лакмус-хартију у црвено.
Електролитичка дисоцијација је процес разлагања молекула киселине на јоне под утицајем поларних молекула воде. При овом процесу никада се не раскидају везе унутар самог киселинског остатка.
Киселине (по Аренијусу) су једињења која дисоцијацијом у воденом раствору као позитивне јоне (катјоне) дају искључиво јоне водоника (\(\text{H}^+\)).
Општи приказ електролитичке дисоцијације:
\[ \text{HA} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{A}^- \]
Пример једнопротонске киселине (\(\text{HCl}\)):
\[ \text{HCl} \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
Ступњевита дисоцијација: Киселине које у молекулу садрже два или више атома водоника дисосују поступно (у два или више ступњева).
Дисоцијација сумпорне киселине (\(\text{H}_2\text{SO}_4\)):
I ступањ: \(\text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{HSO}_4^-\) (хидрогенсулфатни јон)
II ступањ: \(\text{HSO}_4^- \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}\) (сулфатни јон)
Збирна једначина: \[ \text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-} \]
I ступањ: \(\text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{HSO}_4^-\) (хидрогенсулфатни јон)
II ступањ: \(\text{HSO}_4^- \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}\) (сулфатни јон)
Збирна једначина: \[ \text{H}_2\text{SO}_4 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} 2\text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-} \]
- Јаке киселине (у води скоро потпуно дисосују на јоне): \(\text{HCl}\), \(\text{HNO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_4\)
- Умерено јаке киселине: \(\text{H}_3\text{PO}_4\)
- Слабе киселине (у раствору се налазе и као недисосовани молекули и као јони): \(\text{H}_2\text{S}\), \(\text{H}_2\text{SO}_3\), \(\text{H}_2\text{CO}_3\)
Напиши једначину електролитичке дисоцијације азотне киселине (\(\text{HNO}_3\)) у води и именуј настале јоне.
\[ \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \]
Настају: водонични катјон (\(\text{H}^+\)) и нитратни анјон (\(\text{NO}_3^-\)).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Одреди валенцу киселинског остатка у следећим киселинама:
а) \(\text{HCl}\)
б) \(\text{H}_2\text{SO}_3\)
в) \(\text{H}_3\text{PO}_4\)
а) \(\text{HCl}\)
б) \(\text{H}_2\text{SO}_3\)
в) \(\text{H}_3\text{PO}_4\)
Валенца киселинског остатка једнака је броју атома водоника у киселини:
а) У \(\text{HCl}\) киселински остатак (\(\text{Cl}\)) је једновалентан (I).
б) У \(\text{H}_2\text{SO}_3\) киселински остатак (\(\text{SO}_3\)) је двовалентан (II).
в) У \(\text{H}_3\text{PO}_4\) киселински остатак (\(\text{PO}_4\)) је тровалентан (III).
а) У \(\text{HCl}\) киселински остатак (\(\text{Cl}\)) је једновалентан (I).
б) У \(\text{H}_2\text{SO}_3\) киселински остатак (\(\text{SO}_3\)) је двовалентан (II).
в) У \(\text{H}_3\text{PO}_4\) киселински остатак (\(\text{PO}_4\)) је тровалентан (III).
Задатак 2 (средњи): Израчунај валенцу угљеника у угљеној киселини (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)) и напиши једначину добијања те киселине растварањем одговарајућег киселог оксида у води.
1. Одређивање валенце угљеника (\(x\)):
\[ \overset{\text{I}}{\text{H}}_2 \overset{x}{\text{C}} \overset{\text{II}}{\text{O}}_3 \]
\[ 2 \cdot 1 + 1 \cdot x = 3 \cdot 2 \]
\[ 2 + x = 6 \implies x = 4 \]
Валенца угљеника је IV.
2. Једначина добијања из угљеник(IV)-оксида и воде: \[ \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3 \]
2. Једначина добијања из угљеник(IV)-оксида и воде: \[ \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_2\text{CO}_3 \]
Задатак 3 (средњи): Ученик жели да разблажи концентровану сумпорну киселину. Објасни правилан поступак и наведи које мере опреза мора да предузме.
Правилан поступак је КУВ (Киселина У Воду):
- У лабораторијску чашу се најпре улије одређена количина дестиловане воде.
- Концентрована киселина се у танком млазу долива у воду низ стаклени штапић.
- Раствор се константно и пажљиво меша стакленим штапићем како би се ослобођена топлота равномерно распоредила.
Задатак 4 (тежак): Напиши једначине ступњевите електролитичке дисоцијације сумпорасте киселине (\(\text{H}_2\text{SO}_3\)), као и њену збирну једначину дисоцијације. Затим наведи називе свих насталих јона и одреди да ли је ова киселина јака или слаба.
I ступањ:
\[ \text{H}_2\text{SO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{HSO}_3^- \quad (\text{водонични јон и хидрогенсулфитни јон}) \]
II ступањ:
\[ \text{HSO}_3^- \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} \text{H}^+ + \text{SO}_3^{2-} \quad (\text{водонични јон и сулфитни јон}) \]
Збирна једначина:
\[ \text{H}_2\text{SO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{O}} 2\text{H}^+ + \text{SO}_3^{2-} \]
Јачина киселине: Сумпораста киселина (\(\text{H}_2\text{SO}_3\)) спада у слабе киселине.
