7. Kwasy. Sól. Zależności między klasami substancji nieorganicznych

7.1. Kwasy

Kwasy to elektrolity, podczas których dysocjacji powstają jedynie kationy wodoru H + jako jony naładowane dodatnio (a dokładniej jony hydroniowe H 3 O +).

Inna definicja: kwasy to substancje złożone składające się z atomu wodoru i reszt kwasowych (tabela 7.1).

Tabela 7.1

Wzory i nazwy niektórych kwasów, reszt kwasów i soli

Formuła kwasowa	Nazwa kwasu	Pozostałość kwasowa (anion)	Nazwa soli (średnia)
HF	Fluorowodny (fluorowy)	F-	Fluorki
HCl	Solny (chlorowodorowy)	Cl-	Chlorki
HBr	Bromowodorowy	Br-	Bromki
CZEŚĆ	Jodowodorek	ja -	Jodki
H2S	Siarkowodór	S 2-	Siarczki
H2SO3	Siarkawy	SO 3 2 −	Siarczyny
H2SO4	Siarkowy	SO 4 2 −	Siarczany
HNO2	Azotowy	NO2−	Azotyny
HNO3	Azot	NIE 3-	Azotany
H2SiO3	Krzem	SiO3 2-	Krzemiany
HPO 3	Metafosforowy	PO 3-	Metafosforany
H3PO4	Ortofosforowy	PO 4 3 −	Ortofosforany (fosforany)
H4P2O7	Pirofosforowy (bifosforowy)	P 2 O 7 4 -	Pirofosforany (difosforany)
HMnO4	Mangan	MnO4-	Nadmanganiany
H2CrO4	Chrom	CrO42-	Chromiany
H2Cr2O7	Dichrom	Cr2O72-	Dichromiany (bichromiany)
H2SeO4	Selen	SeO4 2-	Seleniany
H3BO3	Bornaja	BO 3 3 −	Ortoborany
HClO	Podchlorany	ClO –	Podchloryny
HClO2	Chlorek	ClO2−	Chloryny
HClO3	Chlorawy	ClO3-	Chlorany
HClO4	Chlor	ClO4-	Nadchlorany
H2CO3	Węgiel	CO 3 3 -	Węglany
CH3COOH	Ocet	CH3COO-	Octany
HCOOH	Mrówka	HCOO-	mrówczany

Na normalne warunki kwasy mogą być ciałami stałymi (H 3 PO 4, H 3 BO 3, H 2 SiO 3) i cieczami (HNO 3, H 2 SO 4, CH 3 COOH). Kwasy te mogą występować zarówno pojedynczo (w postaci 100%), jak i w postaci rozcieńczonych i stężonych roztworów. Na przykład H 2 SO 4 , HNO 3 , H 3 PO 4 , CH 3 COOH są znane zarówno pojedynczo, jak i w roztworach.

Wiele kwasów jest znanych tylko w roztworach. Są to wszystkie halogenowodory (HCl, HBr, HI), siarkowodór H2S, cyjanowodór (cyjanowodorowy HCN), węglowy H2CO3, siarkowy kwas H2SO3, które są roztworami gazów w wodzie. Na przykład kwas solny to mieszanina HCl i H 2 O, kwas węglowy to mieszanina CO 2 i H 2 O. Oczywiste jest, że użycie wyrażenia „roztwór kwasu solnego” jest nieprawidłowe.

Większość kwasów jest rozpuszczalna w wodzie; kwas krzemowy H2SiO3 jest nierozpuszczalny. Zdecydowana większość kwasów ma strukturę molekularną. Przykładowe wzory strukturalne kwasów:

W większości cząsteczek kwasów zawierających tlen wszystkie atomy wodoru są związane z tlenem. Ale są wyjątki:

Kwasy są klasyfikowane według szeregu cech (tabela 7.2).

Tabela 7.2

Klasyfikacja kwasów

Znak klasyfikacji	Typ kwasowy	Przykłady
Liczba jonów wodoru powstałych po całkowitej dysocjacji cząsteczki kwasu	Monobazowa	HCl, HNO3, CH3COOH
	Dwuzasadowy	H2SO4, H2S, H2CO3
	Trójzasadowy	H3PO4, H3AsO4
Obecność lub brak atomu tlenu w cząsteczce	Zawierający tlen (wodorotlenki kwasowe, oksokwasy)	HNO2, H2SiO3, H2SO4
	Beztlenowy	HF, H2S, HCN
Stopień dysocjacji (siła)	Silne (całkowicie dysocjują, mocne elektrolity)	HCl, HBr, HI, H2SO4 (rozcieńczony), HNO3, HClO3, HClO4, HMnO4, H2Cr2O7
	Słabe (częściowo zdysocjowane, słabe elektrolity)	HF, HNO 2, H 2 SO 3, HCOOH, CH 3 COOH, H 2 SiO 3, H 2 S, HCN, H 3 PO 4, H 3 PO 3, HClO, HClO 2, H 2 CO 3, H 3 BO 3, H 2 SO 4 (stęż.)
Właściwości utleniające	Utleniacze ze względu na jony H + (kwasy warunkowo nieutleniające)	HCl, HBr, HI, HF, H 2 SO 4 (dil), H 3 PO 4, CH 3 COOH
	Utleniacze ze względu na anion (kwasy utleniające)	HNO 3, HMnO 4, H 2 SO 4 (stęż.), H 2 Cr 2 O 7
	Środki redukujące ze względu na anion	HCl, HBr, HI, H2S (ale nie HF)
Stabilność termiczna	Istnieją tylko w rozwiązaniach	H 2 CO 3, H 2 SO 3, HClO, HClO 2
	Łatwo rozkłada się pod wpływem ogrzewania	H 2 SO 3 , HNO 3 , H 2 SiO 3
	Stabilny termicznie	H 2 SO 4 (stężony), H 3 PO 4

Wszystkie ogólne właściwości chemiczne kwasów wynikają z obecności w ich wodnych roztworach nadmiaru kationów wodorowych H + (H 3 O +).

1. Wodne roztwory kwasów pod wpływem nadmiaru jonów H+ zmieniają barwę fioletu lakmusowego i oranżu metylowego na czerwoną (fenoloftaleina nie zmienia koloru i pozostaje bezbarwna). W wodnym roztworze słabego kwasu węglowego lakmus nie jest czerwony, ale różowy; roztwór nad osadem bardzo słabego kwasu krzemowego w ogóle nie zmienia koloru wskaźników.

2. Kwasy oddziałują z zasadowymi tlenkami, zasadami i wodorotlenkami amfoterycznymi, hydratem amoniaku (patrz rozdział 6).

Przykład 7.1.

Do przeprowadzenia transformacji BaO → BaSO 4 można zastosować: a) SO 2; b) H2SO4; c) Na2SO4; d) SO 3.

Rozwiązanie. Transformację można przeprowadzić stosując H 2 SO 4:

BaO + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + H 2 O

BaO + SO3 = BaSO4

Na2SO4 nie reaguje z BaO, a w reakcji BaO z SO2 powstaje siarczyn baru:

BaO + SO2 = BaSO3

Odpowiedź: 3).

3. Kwasy reagują z amoniakiem i jego roztworami wodnymi, tworząc sole amonowe:

HCl + NH3 = NH4Cl - chlorek amonu;

H 2 SO 4 + 2NH 3 = (NH 4) 2 SO 4 - siarczan amonu.

4. Kwasy nieutleniające reagują z metalami znajdującymi się w szeregu aktywności aż do wodoru, tworząc sól i uwalniając wodór:

H 2 SO 4 (rozcieńczony) + Fe = FeSO 4 + H 2

2HCl + Zn = ZnCl2 = H2

Oddziaływanie kwasów utleniających (HNO 3, H 2 SO 4 (stęż.)) z metalami jest bardzo specyficzne i jest brane pod uwagę przy badaniu chemii pierwiastków i ich związków.

5. Kwasy oddziałują z solami. Reakcja ma wiele cech: a) w większości przypadków, gdy częściej wchodzisz w interakcje mocny kwas

z solą słabszego kwasu powstaje sól słabego kwasu i słaby kwas lub, jak mówią, silniejszy kwas wypiera słabszy. Szereg malejącej mocy kwasów wygląda następująco:

Przykłady zachodzących reakcji:

2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2

H 2 CO 3 + Na 2 SiO 3 = Na 2 CO 3 + H 2 SiO 3 ↓

2CH 3 COOH + K 2 CO 3 = 2CH 3 COOK + H 2 O + CO 2

3H 2 SO 4 + 2K 3 PO 4 = 3K 2 SO 4 + 2H 3 PO 4

Nie oddziałują ze sobą np. KCl i H 2 SO 4 (rozcieńczony), NaNO 3 i H 2 SO 4 (rozcieńczony), K 2 SO 4 i HCl (HNO 3, HBr, HI), K 3 PO 4 i H2CO3, CH3COOK i H2CO3;

b) w niektórych przypadkach słabszy kwas wypiera z soli silniejszy:

CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4

3AgNO 3 (dil) + H 3 PO 4 = Ag 3 PO 4 ↓ + 3HNO 3.

Takie reakcje są możliwe, gdy osady powstałych soli nie rozpuszczają się w powstałych rozcieńczonych mocnych kwasach (H2SO4 i HNO3);

c) w przypadku tworzenia się osadów nierozpuszczalnych w mocnych kwasach może nastąpić reakcja pomiędzy mocnym kwasem a solą utworzoną przez inny mocny kwas:

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 ↓ + 2HCl

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

AgNO 3 + HCl = AgCl↓ + HNO 3

Przykład 7.2.

Rozwiązanie. Wszystkie substancje z wiersza 4 oddziałują z H 2 SO 4 (dil):

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 O + SO 2

Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2

Zn(OH) 2 + H 2 SO 4 = ZnSO 4 + 2H 2 O

W rzędzie 1) reakcja z KCl (p-p) nie jest możliwa, w rzędzie 2) - z Ag, w rzędzie 3) - z NaNO 3 (p-p).

Odpowiedź: 4).

6. Skoncentrowana woda zachowuje się bardzo specyficznie w reakcjach z solami. kwas siarkowy. Jest to kwas nielotny i stabilny termicznie, dlatego wypiera wszystkie mocne kwasy ze stałych (!) soli, gdyż są one bardziej lotne niż H2SO4 (stęż.):

KCl (tv) + H2SO4 (stęż.) KHSO4 + HCl

2KCl (s) + H 2 SO 4 (stęż.) K 2 SO 4 + 2HCl

Sole utworzone przez mocne kwasy (HBr, HI, HCl, HNO 3, HClO 4) reagują tylko ze stężonym kwasem siarkowym i tylko w stanie stałym

Przykład 7.3.

Stężony kwas siarkowy, w przeciwieństwie do rozcieńczonego, reaguje:

3) KNO 3 (telewizja);

BaO + SO2 = BaSO3

Rozwiązanie. Oba kwasy reagują z KF, Na 2 CO 3 i Na 3 PO 4, a tylko H 2 SO 4 (stężony) reaguje z KNO 3 (stałym).

Metody wytwarzania kwasów są bardzo zróżnicowane. Kwasy beztlenowe

• odbierać:

poprzez rozpuszczenie odpowiednich gazów w wodzie:

HCl (g) + H 2 O (l) → HCl (p-p)

• H 2 S (g) + H 2 O (l) → H 2 S (roztwór)

z soli przez podstawienie silniejszymi lub mniej lotnymi kwasami:

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S

KCl (tv) + H2SO4 (stęż.) = KHSO4 + HCl

Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 SO 3 Kwasy beztlenowe

• Kwasy zawierające tlen

poprzez rozpuszczenie odpowiednich tlenków kwasowych w wodzie, przy czym stopień utlenienia pierwiastka kwasotwórczego w tlenku i kwasie pozostaje taki sam (z wyjątkiem NO 2):

N2O5 + H2O = 2HNO3

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4

• P 2 O 5 + 3H 2 O 2H 3 PO 4

utlenianie niemetali kwasami utleniającymi:

• S + 6HNO 3 (stęż.) = H 2 SO 4 + 6NO 2 + 2H 2 O

poprzez wyparcie mocnego kwasu z soli innego mocnego kwasu (jeżeli wytrąci się osad nierozpuszczalny w powstałych kwasach):

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

• Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 (rozcieńczony) = BaSO 4 ↓ + 2HNO 3

poprzez zastąpienie lotnego kwasu z jego soli mniej lotnym kwasem.

W tym celu najczęściej stosuje się nielotny, termicznie stabilny stężony kwas siarkowy:

NaNO 3 (tv) + H 2 SO 4 (stęż.) NaHSO 4 + HNO 3

• KClO 4 (tv) + H 2 SO 4 (stęż.) KHSO 4 + HClO 4

wyparcie słabszego kwasu z jego soli przez mocniejszy kwas:

Ca 3 (PO 4) 2 + 3H 2 SO 4 = 3CaSO 4 ↓ + 2H 3 PO 4

NaNO2 + HCl = NaCl + HNO2

K 2 SiO 3 + 2HBr = 2KBr + H 2 SiO 3 ↓

|`/`\\`|<`|w>`\`/|<`/w$color(red)HO$color()>\/`|0/`|/\<`|w>Cóż, aby uzupełnić naszą znajomość alkoholi, podam również formułę innej znanej substancji - cholesterolu. Nie każdy wie, że jest to alkohol jednowodorotlenowy!<-dH>:a_q|0<|dH>`/<`|wH>`\|dH;<_(A-120,d+)>-/-/<->`\

#a_(A-72)

Na czerwono zaznaczyłem w nim grupę hydroksylową.

Kwasy karboksylowe
Każdy winiarz wie, że wino należy przechowywać bez dostępu powietrza. W przeciwnym razie zrobi się kwaśny. Ale chemicy znają powód – jeśli dodasz kolejny atom tlenu do alkoholu, otrzymasz kwas.

Przyjrzyjmy się wzorom kwasów otrzymywanych ze znanych nam już alkoholi:			Substancja	Formuła szkieletowa
Formuła brutto Kwas metanowy	(kwas mrówkowy)	HCOOH	H/C`|O|\OH
O//\OH Kwas etanowy	(kwas octowy)H-C-C	\OH; H|#C|H	CH3-COOH
/`|O|\OH Kwas propanowy	(kwas metylooctowy)H-C-C-C	\OH; H|#2|H; H|#3|H	CH3-CH2-COOH
\/`|O|\OH Kwas butanowy	(kwas masłowy)H-C-C-C-C	\OH; H|#2|H; H|#3|H; H|#4|H	CH3-CH2-CH2-COOH
/\/`|O|\OH	Uogólniona formuła(R)-C	\OH	(R)-COOH lub (R)-CO2H

(R)/`|O|\OH

Charakterystyczną cechą kwasów organicznych jest obecność grupy karboksylowej (COOH), która nadaje takim substancjom właściwości kwasowe.

Każdy, kto próbował octu, wie, że jest bardzo kwaśny. Powodem tego jest obecność w nim kwasu octowego. Zazwyczaj ocet stołowy zawiera od 3 do 15% kwasu octowego, a pozostałą część (głównie) stanowi woda. Spożycie kwasu octowego w postaci nierozcieńczonej stwarza zagrożenie dla życia. Kwasy karboksylowe mogą mieć wiele grup karboksylowych. W tym przypadku są to tzw.:, dwuzasadowy trójzasadowy

itp...

Produkty spożywcze zawierają wiele innych kwasów organicznych. Oto tylko kilka z nich: Nazwa tych kwasów odpowiada tym produkty spożywcze w którym są zawarte. Nawiasem mówiąc, należy pamiętać, że istnieją tutaj kwasy, które mają również grupę hydroksylową, charakterystyczną dla alkoholi. Takie substancje nazywane są kwasy hydroksykarboksylowe
(lub hydroksykwasy).

Poniżej pod każdym z kwasów znajduje się znak określający nazwę grupy substancji organicznych, do której należy.

Radykałowie
Rodniki to kolejna koncepcja, która wpłynęła na wzory chemiczne. Samo słowo jest chyba znane każdemu, ale w chemii radykałowie nie mają nic wspólnego z politykami, rebeliantami i innymi obywatelami o aktywnej pozycji.

Tutaj są to tylko fragmenty cząsteczek. A teraz dowiemy się, co czyni je wyjątkowymi i zapoznamy się z nowym sposobem zapisywania wzorów chemicznych.

Mówiąc dokładniej, rodnik jednowartościowy jest częścią cząsteczki pozbawioną jednego atomu wodoru. Cóż, jeśli odejmiemy dwa atomy wodoru, otrzymamy rodnik dwuwartościowy.

Rodniki w chemii otrzymały własne nazwy. Niektóre z nich otrzymały nawet łacińskie oznaczenia podobne do oznaczeń pierwiastków. Poza tym czasami we wzorach rodniki można wskazać w formie skróconej, bardziej przypominającej formuły brutto.
Wszystko to pokazano w poniższej tabeli.

Nazwa	Wzór strukturalny	Oznaczenie	Krótka formuła	Przykład alkoholu
Metyl	CH3-()	Ja	CH3	(Ja)-OH	CH3OH
Etyl	CH3-CH2-()	Et	C2H5	(Et)-OH	C2H5OH
Przeciąłem się	CH3-CH2-CH2-()	Pr	C3H7	(Pr)-OH	C3H7OH
Izopropyl	H3C\CH(*`/H3C*)-()	i-Pr	C3H7	(i-Pr)-OH	(CH3)2CHOH
Fenyl	`/`=`\//-\\-{}	Doktorat	C6H5	(Ph)-OH	C6H5OH

Myślę, że tutaj wszystko jest jasne. Chcę tylko zwrócić uwagę na rubrykę, w której podane są przykłady alkoholi. Niektóre rodniki są zapisane w formie przypominającej wzór brutto, ale grupę funkcyjną zapisuje się osobno. Na przykład CH3-CH2-OH zamienia się w C2H5OH.
W przypadku łańcuchów rozgałęzionych, takich jak izopropyl, stosuje się konstrukcje z nawiasami.

Istnieje również takie zjawisko jak wolne rodniki. Są to rodniki, które z jakiegoś powodu oddzieliły się od grup funkcyjnych. W tym przypadku naruszona zostaje jedna z zasad, od których rozpoczęliśmy badanie wzorów: liczba wiązań chemicznych nie odpowiada już wartościowości jednego z atomów. No cóż, albo możemy powiedzieć, że jedno z połączeń staje się otwarte na jednym końcu. Wolne rodniki zwykle żyją przez krótki czas, ponieważ cząsteczki mają tendencję do powrotu do stabilnego stanu.

Wprowadzenie do azotu. Aminy

Proponuję zapoznać się z kolejnym elementem, który jest częścią wielu związki organiczne. Ten azot.
Jest to oznaczone literą łacińską N i ma wartościowość trzy.

Zobaczmy, jakie substancje otrzyma się, jeśli do znanych węglowodorów doda się azot:

Przyjrzyjmy się wzorom kwasów otrzymywanych ze znanych nam już alkoholi:	Rozszerzony wzór strukturalny	Uproszczony wzór strukturalny	Substancja	Formuła szkieletowa
Aminometan (metyloamina)	H-C-N\H;H|#C|H	CH3-NH2	\NH2
Aminoetan (etyloamina)	H-C-C-N\H;H|#C|H;H|#3|H	CH3-CH2-NH2	/\NH2
Dimetyloamina	H-C-N<`|H>-CH; H|#-3|H; H|#2|H	$L(1,3)H/N<_(A80,w+)CH3>\dCH3	/N<_(y-.5)H>\
Aminobenzen (Anilina)	H\N|C\\C|C<\H>`//C<|H>`\C<`/H>`||C<`\H>/	NH2|C\\CH|CH`//C<_(y.5)H>`\HC`||HC/	NH2|\|`/`\`|/_o
Trietyloamina	$nachylenie(45)H-C-C/N\C-C-H;H|#2|H; H|#3|H; H|#5|H;H|#6|H; #N`|C<`-H><-H>`|C<`-H><-H>`|H	CH3-CH2-N<`|CH2-CH3>-CH2-CH3	\/N<`|/>\|

Jak zapewne już zgadłeś z nazw, wszystkie te substancje są zjednoczone pod ogólną nazwą aminy. Nazywa się grupę funkcyjną ()-NH2 grupa aminowa. Oto kilka ogólnych wzorów amin:

Ogólnie rzecz biorąc, nie ma tu żadnych specjalnych innowacji. Jeśli te formuły są dla Ciebie jasne, możesz bezpiecznie zaangażować się w dalsze studiowanie chemii organicznej, korzystając z podręcznika lub Internetu.
Ale chciałbym także porozmawiać o formułach w chemia nieorganiczna. Przekonasz się, jak łatwo je zrozumieć, po przestudiowaniu struktury cząsteczek organicznych.

Racjonalne formuły

Nie należy wnioskować, że chemia nieorganiczna jest łatwiejsza niż chemia organiczna. Oczywiście cząsteczki nieorganiczne wyglądają na znacznie prostsze, ponieważ nie mają tendencji do tworzenia złożonych struktur, takich jak węglowodory. Ale wtedy musimy przestudiować ponad sto pierwiastków tworzących układ okresowy. Elementy te mają tendencję do łączenia się zgodnie z ich właściwościami chemicznymi, ale z licznymi wyjątkami.

Więc nic ci nie powiem. Tematem mojego artykułu są wzory chemiczne. A dzięki nim wszystko jest stosunkowo proste.
Najczęściej stosowany w chemii nieorganicznej racjonalne formuły. A teraz dowiemy się, czym różnią się od tych, które już znamy.

Najpierw zapoznajmy się z innym pierwiastkiem - wapniem. Jest to również bardzo powszechny element.
Jest wyznaczony Ok i ma wartościowość dwa. Zobaczmy, jakie związki tworzy ze znanymi nam węglem, tlenem i wodorem.

Przyjrzyjmy się wzorom kwasów otrzymywanych ze znanych nam już alkoholi:	Wzór strukturalny	Racjonalna formuła	Formuła szkieletowa
Tlenek wapnia	Ca=O	CaO
Wodorotlenek wapnia	H-O-Ca-O-H	Ca(OH)2
Węglan wapnia	$nachylenie(45)Ca`/O\C|O`|/O`\#1	CaCO3
Wodorowęglan wapnia	HO/`|O|\O/Ca\O/`|O|\OH	Ca(HCO3)2
Kwas węglowy	H|O\C|O`|/O`|H	H2CO3

Na pierwszy rzut oka widać, że formuła racjonalna jest czymś pomiędzy formułą strukturalną a brutto. Jednak nie jest jeszcze jasne, w jaki sposób są one uzyskiwane. Aby zrozumieć znaczenie tych wzorów, należy wziąć pod uwagę reakcje chemiczne, w których biorą udział substancje.

Wapń w czystej postaci jest miękkim białym metalem. Nie występuje w przyrodzie. Ale całkiem możliwe jest kupienie go w sklepie chemicznym. Zwykle przechowuje się go w specjalnych słoikach bez dostępu powietrza. Ponieważ w powietrzu reaguje z tlenem. Właściwie dlatego nie występuje w naturze.
Zatem reakcja wapnia z tlenem:

2Ca + O2 -> 2CaO

Liczba 2 przed wzorem substancji oznacza, że ​​w reakcji biorą udział 2 cząsteczki.
Wapń i tlen wytwarzają tlenek wapnia. Substancja ta również nie występuje w przyrodzie, ponieważ reaguje z wodą:

CaO + H2O -> Ca(OH2)

Rezultatem jest wodorotlenek wapnia. Jeśli przyjrzysz się bliżej jego wzorowi strukturalnemu (w poprzedniej tabeli), zobaczysz, że składa się z jednego atomu wapnia i dwóch grup hydroksylowych, które już znamy.
Takie są prawa chemii: jeśli do substancji organicznej dodamy grupę hydroksylową, otrzymamy alkohol, a jeśli dodamy ją do metalu, otrzymamy wodorotlenek.

Jednak wodorotlenek wapnia nie występuje w przyrodzie ze względu na obecność dwutlenku węgla w powietrzu. Chyba każdy słyszał o tym gazie. Powstaje podczas oddychania ludzi i zwierząt, spalania węgla i produktów naftowych, podczas pożarów i erupcji wulkanów. Dlatego jest zawsze obecny w powietrzu. Ale rozpuszcza się również całkiem dobrze w wodzie, tworząc kwas węglowy:

CO2 + H2O<=>H2CO3

Podpisać<=>wskazuje, że reakcja może przebiegać w obu kierunkach w tych samych warunkach.

Zatem wodorotlenek wapnia rozpuszczony w wodzie reaguje z kwasem węglowym i zamienia się w słabo rozpuszczalny węglan wapnia:

Ca(OH)2 + H2CO3 -> CaCO3"|v" + 2H2O

Strzałka w dół oznacza, że ​​w wyniku reakcji substancja wytrąca się.
Przy dalszym kontakcie węglanu wapnia z dwutlenkiem węgla w obecności wody następuje odwracalna reakcja, w wyniku której powstaje kwaśna sól - wodorowęglan wapnia, który jest dobrze rozpuszczalny w wodzie

CaCO3 + CO2 + H2O<=>Ca(HCO3)2

Proces ten wpływa na twardość wody. Gdy temperatura wzrasta, wodorowęglan zamienia się z powrotem w węglan. Dlatego w regionach o twardej wodzie w czajnikach tworzy się kamień.

Kreda, wapień, marmur, tuf i wiele innych minerałów składają się głównie z węglanu wapnia. Występuje także w koralowcach, muszlach mięczaków, kościach zwierząt itp.
Ale jeśli węglan wapnia zostanie podgrzany na bardzo dużym ogniu, zamieni się w tlenek wapnia i dwutlenek węgla.

Ta krótka opowieść o cyklu wapniowym w przyrodzie powinna wyjaśnić, dlaczego potrzebne są racjonalne formuły. Zatem racjonalne formuły są zapisywane w taki sposób, aby grupy funkcyjne były widoczne. W naszym przypadku jest to:

Ponadto poszczególne pierwiastki - Ca, H, O (w tlenkach) - są również niezależnymi grupami.

Jony

Myślę, że czas zapoznać się z jonami. To słowo jest chyba znane każdemu. Po przestudiowaniu grup funkcyjnych nic nie kosztuje nas ustalenie, czym są te jony.

Ogólnie rzecz biorąc, natura wiązań chemicznych jest taka, że ​​niektóre pierwiastki oddają elektrony, a inne je zyskują. Elektrony to cząstki o ładunku ujemnym. Pierwiastek z pełnym zestawem elektronów ma ładunek zerowy. Jeśli oddał elektron, to jego ładunek staje się dodatni, a jeśli go przyjął, to staje się ujemny. Przykładowo wodór ma tylko jeden elektron, który dość łatwo oddaje, zamieniając się w jon dodatni. We wzorach chemicznych znajduje się specjalny wpis:

H2O<=>H^+ + OH^-

Tutaj widzimy tego jako rezultat dysocjacja elektrolityczna woda rozpada się na dodatnio naładowany jon wodoru i ujemnie naładowaną grupę OH. Jon OH^- nazywa się jon wodorotlenkowy. Nie należy jej mylić z grupą hydroksylową, która nie jest jonem, ale częścią pewnego rodzaju cząsteczki. Znak + lub - w prawym górnym rogu pokazuje ładunek jonu.
Ale kwas węglowy nigdy nie istnieje jako niezależna substancja. W rzeczywistości jest to mieszanina jonów wodorowych i jonów węglanowych (lub jonów wodorowęglanowych):

H2CO3 = H^+ + HCO3^-<=>2H^+ + CO3^2-

Jon węglanowy ma ładunek 2-. Oznacza to, że zostały do ​​niego dodane dwa elektrony.

Nazywa się jony naładowane ujemnie aniony. Zazwyczaj obejmują one reszty kwasowe.
Dodatnio naładowane jony - kationy. Najczęściej są to wodór i metale.

I tutaj prawdopodobnie możesz w pełni zrozumieć znaczenie formuł wymiernych. Najpierw zapisywany jest w nich kation, a następnie anion. Nawet jeśli formuła nie zawiera żadnych opłat.

Pewnie już się domyślacie, że jony można opisać nie tylko wzorami wymiernymi. Oto wzór szkieletowy anionu wodorowęglanowego:

Tutaj ładunek jest wskazany bezpośrednio obok atomu tlenu, który otrzymał dodatkowy elektron i dlatego stracił jedną linię. Mówiąc najprościej, każdy dodatkowy elektron zmniejsza liczbę wiązań chemicznych przedstawionych we wzorze strukturalnym. Z drugiej strony, jeśli jakiś węzeł wzoru strukturalnego ma znak +, to ma dodatkowy drążek. Jak zawsze, fakt ten trzeba wykazać na przykładzie. Ale wśród znanych nam substancji nie ma ani jednego kationu składającego się z kilku atomów.
A taką substancją jest amoniak. Często nazywany jest jego wodnym roztworem amoniak i znajduje się w każdej apteczce pierwszej pomocy. Amoniak jest związkiem wodoru i azotu i ma wymierny wzór NH3. Rozważmy reakcja chemiczna co zachodzi, gdy amoniak rozpuszcza się w wodzie:

NH3 + H2O<=>NH4^+ + OH^-

To samo, ale używając wzorów strukturalnych:

H|N<`/H>\H + H-O-H<=>H|N^+<_(A75,w+)H><_(A15,d+)H>`/H + O`^-# -H

Po prawej stronie widzimy dwa jony. Powstały w wyniku przejścia jednego atomu wodoru z cząsteczki wody do cząsteczki amoniaku. Ale ten atom poruszał się bez elektronu. Anion jest nam już znany – jest to jon wodorotlenkowy. I nazywa się kation amon. Wykazuje właściwości podobne do metali. Na przykład może łączyć się z resztą kwasową. Substancja powstająca w wyniku połączenia amonu z anionem węglanowym nazywa się węglanem amonu: (NH4)2CO3.
Oto równanie reakcji oddziaływania amonu z anionem węglanowym, zapisane w postaci wzorów strukturalnych:

2H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H + O^-\C|O`|/O^-<=>H|N^+<`/H><_(A75,w+)H>_(A15,d+)H`|0O^-\C|O`|/O^-|0H_(A-15,d-)N^+<_(A105,w+)H><\H>`|H

Ale w tej formie równanie reakcji podano w celach demonstracyjnych. Zazwyczaj równania wykorzystują formuły wymierne:

2NH4^+ + CO3^2-<=>(NH4)2CO3

System wzgórz

Możemy więc założyć, że przestudiowaliśmy już wzory strukturalne i wymierne. Ale jest jeszcze jedna kwestia, którą warto rozważyć bardziej szczegółowo. Czym różnią się formuły brutto od racjonalnych?
Wiemy, dlaczego racjonalny wzór kwasu węglowego zapisuje się jako H2CO3, a nie w inny sposób. (Najpierw pojawiają się dwa kationy wodorowe, a po nich anion węglanowy.) Ale dlaczego we wzorze brutto zapisano CH2O3?

W zasadzie racjonalny wzór kwasu węglowego można uznać za prawdziwy wzór, ponieważ nie zawiera on powtarzających się elementów. W przeciwieństwie do NH4OH lub Ca(OH)2.
Jednak w przypadku formuł brutto bardzo często stosowana jest dodatkowa zasada, która określa kolejność elementów. Zasada jest dość prosta: najpierw umieszcza się węgiel, potem wodór, a na końcu pozostałe pierwiastki w kolejności alfabetycznej.
Wychodzi więc CH2O3 - węgiel, wodór, tlen. Nazywa się to systemem Hilla. Jest używany w prawie wszystkich podręcznikach chemicznych. I w tym artykule także.

Trochę o systemie easyChem

Zamiast podsumowania chciałbym poruszyć temat systemu easyChem. Został zaprojektowany tak, aby wszystkie formuły, które tutaj omówiliśmy, można było łatwo wstawić do tekstu. Właściwie wszystkie wzory w tym artykule zostały sporządzone przy użyciu programu easyChem.

Po co nam w ogóle jakiś system wyprowadzania formuł? Rzecz w tym, że standardowym sposobem wyświetlania informacji w przeglądarkach internetowych jest hipertekstowy język znaczników (HTML). Koncentruje się na przetwarzaniu informacji tekstowych.

Wzory wymierne i brutto można przedstawić za pomocą tekstu. Nawet niektóre uproszczone wzory strukturalne można również zapisać w tekście, na przykład alkohol CH3-CH2-OH. Chociaż w tym celu musiałbyś użyć następującego wpisu w HTML: CH ₃-CH ₂-OH.
To oczywiście stwarza pewne trudności, ale można z nimi żyć. Ale jak przedstawić wzór strukturalny? Zasadniczo możesz użyć czcionki o stałej szerokości:

HH | |

H-C-C-O-H | |
H H Oczywiście nie wygląda to zbyt ładnie, ale jest też wykonalne. Prawdziwy problem pojawia się przy próbie narysowania pierścieni benzenowych i przy użyciu wzorów szkieletowych. Nie pozostaje nic innego, jak podłączyć obraz rastrowy. Rastry są przechowywane w oddzielnych plikach. Przeglądarki mogą zawierać obrazy w formacie gif, png lub jpeg. Aby utworzyć takie pliki, potrzebujesz
edytor graficzny . Na przykład Photoshopa. Ale Photoshopa znam od ponad 10 lat i mogę z całą pewnością stwierdzić, że bardzo słabo nadaje się on do przedstawiania wzorów chemicznych. Redaktorzy molekularni radzą sobie z tym zadaniem znacznie lepiej. Ale kiedy
duże ilości

formuły, z których każda jest przechowywana w osobnym pliku, dość łatwo się w nich pomylić.
Na przykład liczba formuł w tym artykule wynosi . Wyświetlane są w formie obrazów graficznych (reszta za pomocą narzędzi HTML). System easyChem umożliwia przechowywanie wszystkich receptur bezpośrednio w dokumencie HTML w formie tekstowej. Moim zdaniem jest to bardzo wygodne. Ponadto formuły brutto w tym artykule są obliczane automatycznie. Ponieważ easyChem działa w dwóch etapach: najpierw konwertowany jest opis tekstowy

struktura informacji

(wykres), a następnie możesz robić różne rzeczy z tą strukturą. Wśród nich można wyróżnić następujące funkcje: obliczanie masy cząsteczkowej, przeliczanie na wzór brutto, sprawdzanie możliwości wyprowadzenia w postaci tekstowej, graficznej i renderowanie tekstu.
Dlatego też, przygotowując ten artykuł, korzystałem wyłącznie z edytora tekstu. Co więcej, nie musiałam się zastanawiać, która z formuł będzie graficzna, a która tekstowa.
Oto kilka przykładów, które zdradzają sekret przygotowania tekstu artykułu: Opisy z lewej kolumny automatycznie zamieniają się w formuły w drugiej kolumnie. W pierwszym wierszu opis wzoru wymiernego jest bardzo podobny do wyświetlanego wyniku. Jedyna różnica polega na tym, że współczynniki liczbowe są wyświetlane interliniowo. oddzielne łańcuchy oddzielone symbolem; Myślę, że łatwo zauważyć, że opis tekstowy pod wieloma względami przypomina czynności, jakie wymagałoby zobrazowania formuły ołówkiem na papierze.
Trzecia linia demonstruje użycie ukośnych linii za pomocą symboli \ i /. Znak ` (tył) oznacza, że ​​linia jest rysowana od prawej do lewej (lub od dołu do góry).

Znacznie bardziej szczegółową dokumentację dotyczącą korzystania z systemu easyChem można znaleźć tutaj.

Zakończę ten artykuł i życzę powodzenia w studiowaniu chemii.

Krótki słownik objaśniający terminów użytych w artykule

Węglowodory Substancje składające się z węgla i wodoru. Różnią się między sobą budową cząsteczek. Wzory strukturalne to schematyczne obrazy cząsteczek, w których atomy są oznaczone literami łacińskimi, a wiązania chemiczne myślnikami. Wzory strukturalne są rozwinięte, uproszczone i szkieletowe.

Rozszerzone wzory strukturalne to wzory strukturalne, w których każdy atom jest reprezentowany jako oddzielny węzeł.

Uproszczone wzory strukturalne to takie, w których atomy wodoru są zapisane obok pierwiastka, z którym są powiązane. A jeśli do jednego atomu przyłączony jest więcej niż jeden wodór, wówczas ilość jest zapisywana jako liczba.

Można też powiedzieć, że w uproszczonych wzorach grupy pełnią rolę węzłów.

3. Zasady reagują z tlenkami kwasowymi, tworząc sól i wodę:

Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 2 + H 2 O.

4. Roztwory alkaliczne reagują z roztworami soli, jeśli w rezultacie powstaje nierozpuszczalna zasada lub nierozpuszczalna sól. Na przykład:

2NaOH + CuSO 4 = Cu(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4;

Ba(OH)2 + Na2SO4 = 2NaOH + BaSO4 ↓

5. Po podgrzaniu nierozpuszczalne zasady rozkładają się na zasadowy tlenek i wodę.

2Fe(OH) 3 Fe 2 O 3 + ZH 2 O.

6. Roztwory alkaliczne oddziałują z metalami, tworząc amfoteryczne tlenki i wodorotlenki (Zn, Al itp.).

2AI + 2KOH + 6H 2 O = 2K + 3H 2.

Zdobycie podstaw

Paragon rozpuszczalne zasady:

a) oddziaływanie metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych z wodą:

2Na + 2H2O = 2NaOH + H2;

b) oddziaływanie tlenków metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych z wodą:

Na2O + H2O = 2NaOH.

2. Odbiór nierozpuszczalne zasady działanie zasad na rozpuszczalne sole metali:

2NaOH + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4.

Kwasy - substancje złożone, po dysocjacji w wodzie powstają jony wodoru H + i żadne inne kationy.

Właściwości chemiczne

Ogólne właściwości kwasów w roztworach wodnych określa obecność jonów H + (a raczej H 3 O +), które powstają w wyniku dysocjacji elektrolitycznej cząsteczek kwasu:

1. Kwasy w równym stopniu zmieniają barwę wskaźników (tab. 6).

2. Kwasy oddziałują z zasadami.

Na przykład:

H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + ZN2O;

H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O;

H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O;

3. Kwasy oddziałują z zasadowymi tlenkami:

2HCl + CaO = CaCl2 + H2O;

H 2 SO 4 + Fe 2 O 3 = Fe 2 (SO 4) 3 + ZN 2 O.

4. Kwasy oddziałują z tlenkami amfoterycznymi:

2HNO 3 + ZnO = Zn(NO 3) 2 + H 2 O.

5. Kwasy reagują z niektórymi solami pośrednimi, tworząc nową sól, a nowa reakcja kwasu jest możliwa, jeśli w wyniku powstaje nierozpuszczalna sól lub słabszy (lub bardziej lotny) kwas niż pierwotny.

Na przykład:

2HC1+Na2CO3 = 2NaCl+H2O +CO2;

6. Kwasy oddziałują z metalami.

Charakter produktów tych reakcji zależy od charakteru i stężenia kwasu oraz od aktywności metalu. Na przykład rozcieńczony kwas siarkowy, kwas solny i inne kwasy nieutleniające reagują z metalami, które znajdują się w szeregu standardowych potencjałów elektrod (patrz rozdział 7.) na lewo od wodoru.

W wyniku reakcji powstaje sól i gazowy wodór:

H2SO4 (dil)) + Zn = ZnSO4 + H2; 2HC1 + Mg = MgCl2 + H2. Kwasy utleniające (stężony kwas siarkowy, kwas azotowy HNO 3 o dowolnym stężeniu) oddziałują również z metalami zaliczanymi do standardowych

potencjały elektrod

po wodorze, tworząc produkt redukcji soli i kwasu. Na przykład:

2H 2 SO 4 (stęż.) + Zn = ZnSO 4 + SO 2 + 2H 2 O; Otrzymywanie kwasów 1. Kwasy beztlenowe otrzymuje się w drodze syntezy

proste substancje

i późniejsze rozpuszczenie produktu w wodzie.

S + H. 2 = H. 2 S.

2. Oksokwasy otrzymuje się w reakcji tlenków kwasowych z wodą.

SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4.

3. Większość kwasów można otrzymać w reakcji soli z kwasami.

Na 2 SiO 3 + H 2 SO 4 = H 2 SiO 3 + Na 2 SO 4.

Wodorotlenki amfoteryczne

1. W środowisku obojętnym (czysta woda) wodorotlenki amfoteryczne praktycznie nie rozpuszczają się i nie dysocjują na jony.

Rozpuszczają się w kwasach i zasadach.

Dysocjację wodorotlenków amfoterycznych w środowisku kwaśnym i zasadowym można wyrazić następującymi równaniami:

Zn+ OH - Zn(OH)H + + ZnO

A1 3+ + ZON - Al(OH) 3 H + + AlO+ H 2 O

2. Wodorotlenki amfoteryczne reagują zarówno z kwasami, jak i zasadami, tworząc sól i wodę.

Oddziaływanie wodorotlenków amfoterycznych z kwasami:

Zn(OH)2 + 2HCl + ZnCl2 + 2H2O;

Sn(OH) 2 + H 2 SO 4 = SnSO 4 + 2H 2 O.

Oddziaływanie wodorotlenków amfoterycznych z zasadami: Zn(OH) 2 + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + 2H 2 O;

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2;

Pb(OH)2 + 2NaOHNa2.

Sole –

produkty zastąpienia atomów wodoru w cząsteczce kwasu atomami metalu lub zastąpienia jonu wodorotlenkowego w cząsteczce zasady resztami kwasowymi.

Ogólne właściwości chemiczne soli

1. Sole w roztworach wodnych dysocjują na jony:

a) sole średnie dysocjują na kationy metali i aniony reszt kwasowych:

NaCN =Na + +СN - ;

2. Sole reagują z metalami, tworząc nową sól i nowy metal. Metal ten może wyprzeć z roztworów soli tylko te metale, które znajdują się po jego prawej stronie w szeregu napięcia elektrochemicznego:

CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu.

Rozpuszczalne sole reagują z zasadami, tworząc nową sól i nową zasadę. Reakcja jest możliwa, jeśli wytrąci się powstała zasada lub sól.

Na przykład:

FeCl3 +3KOH = Fe(OH)3 ↓+3KS1;

K 2 CO 3 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓ + 2KOH.

4. Sole reagują z kwasami, tworząc nowy słabszy kwas lub nową nierozpuszczalną sól:

Na 2 CO 3 + 2HC1 = 2 NaCl + CO 2 + H 2 O.

Kiedy sól reaguje z kwasem, tworząc daną sól, otrzymuje się sól kwaśną (jest to możliwe, jeśli sól tworzy kwas wielozasadowy).

Na przykład:

Na2S + H2S = 2NaHS;

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

5. Sole mogą oddziaływać ze sobą, tworząc nowe sole, jeśli jedna z soli wytrąci się:

AgNO 3 + KC1 = AgCl↓ + KNO 3.

6. Wiele soli rozkłada się pod wpływem ogrzewania:

MgCO3MgO+ CO2;

2NaNO3 2NaNO2 + O2 .

7. Sole zasadowe reagują z kwasami tworząc sole średnie i wodę:

Fe(OH) 2NO 3 +HNO 3 = FeOH(NO 3) 2 +H 2O;

FeOH(NO 3) 2 + HNO 3 = Fe(NO 3) 3 + H 2 O.

8. Sole kwaśne reagują z zasadami tworząc średnie sole i wodę:

NaHSO4 + NaOH = Na2SO3 + H2O;

KN 2 RO 4 + KON = K 2 NRO 4 + H 2 O.

Otrzymywanie soli

Wszystkie metody otrzymywania soli opierają się na właściwości chemiczne najważniejsze klasy związków nieorganicznych. Dziesięć metody klasyczne przygotowanie soli przedstawiono w tabeli. 7.

Oprócz ogólnych metod otrzymywania soli możliwe są również niektóre metody prywatne:

1. Oddziaływanie metali, których tlenki i wodorotlenki są amfoteryczne, z zasadami.

2. Fuzja soli z niektórymi tlenkami kwasowymi.

K 2 CO 3 + SiO 2 K 2 SiO 3 + CO 2 .

3. Oddziaływanie zasad z halogenami:

2KOH + Cl2KCl + KClO + H2O.

4. Oddziaływanie halogenków z halogenami:

2KVg + Cl2 = 2KS1 + Br2.

Kwas winowy: opis ogólny substancji, lokalizacji w przyrodzie, właściwości fizycznych i właściwości chemiczne. Właściwości soli kwasu winowego. Jego produkcja...

Kwas winowy: wzór strukturalny, właściwości, otrzymywanie i zastosowanie

Z Masterweba

04.12.2018 15:00

Kwas winowy należy do klasy kwasów karboksylowych. Substancja ta otrzymała swoją nazwę ze względu na fakt, że głównym źródłem jej produkcji jest sok winogronowy. Podczas fermentacji tego ostatniego wydziela się kwas w postaci słabo rozpuszczalnej soli potasowej. Głównym obszarem zastosowania tej substancji jest produkcja wyrobów przemysłu spożywczego.

Opis ogólny

Kwas winowy należy do kategorii acyklicznych dwuzasadowych wodorokwasów, które zawierają zarówno grupy hydroksylowe, jak i karboksylowe. Związki takie są również uważane za hydroksylowe pochodne kwasów karboksylowych. Substancja ta ma inne nazwy:

• dioksybursztynowy;
• tatar;
• Kwas 2,3-dihydroksybutanodiowy.

Wzór chemiczny kwasu winowego: C4H6O6.

Związek ten charakteryzuje się stereoizometrią i może występować w 3 postaciach. Wzory strukturalne kwasów winowych przedstawiono na poniższym rysunku.

Trzecia forma (kwas mezowinowy) jest najbardziej stabilna. Kwasy D i L są optycznie aktywne, ale mieszanina tych izomerów, wzięta w równoważnych ilościach, jest optycznie nieaktywna. Kwas ten nazywany jest także r- lub i-winowym (racemiczny, winogronowy). Z wyglądu substancja ta ma postać bezbarwnych kryształów lub białego proszku.

Lokalizacja w przyrodzie

Kwasy L-winowy (RR-winowy) i winogronowy występują w dużych ilościach w winogronach, ich przetworach, a także w kwaśnych sokach wielu owoców. Związek ten po raz pierwszy wyizolowano z kremu z kamienia nazębnego, osadu powstającego podczas produkcji wina. Jest to mieszanina winianu potasu i wapnia.

Kwas mezowinowy nie występuje w przyrodzie. Można go otrzymać jedynie sztucznie - poprzez gotowanie izomerów D i L w żrących zasadach, a także przez utlenienie kwasu maleinowego lub fenolu.

Charakterystyka fizyczna

Główny właściwości fizyczne kwas winowy to:

• Masa cząsteczkowa – 150 a. e.m.
• Temperatura topnienia: o Izomer D lub L – 170 °C; o kwas winogronowy – 260°C; o kwas mezowinowy – 140°C.
• Gęstość – 1,66-1,76 g/cm3.
• Rozpuszczalność – 135 g substancji bezwodnej na 100 g wody (w temperaturze 20°C).
• Ciepło spalania – 1096,7 kJ/(g∙mol).
• Ciepło właściwe – 1,26 kJ/(mol∙°С).
• Molowa pojemność cieplna – 0,189 kJ/(mol∙°С).

Kwas dobrze rozpuszcza się w wodzie, obserwuje się absorpcję ciepła i spadek temperatury roztworu.

Krystalizacja z roztwory wodne występuje w postaci hydratu (2C4H6O6)∙H2O. Kryształy mają kształt rombowych pryzmatów. W kwasie mezowinowym są pryzmatyczne lub łuszczące się. Po podgrzaniu powyżej 73°C postać bezwodna krystalizuje z alkoholu.

Właściwości chemiczne

Kwas winowy, podobnie jak inne hydroksykwasy, ma wszystkie właściwości alkoholi i kwasów. Grupy funkcyjne –COOH i –OH mogą reagować z innymi związkami zarówno niezależnie, jak i wzajemnie na siebie oddziaływać, co decyduje o właściwościach chemicznych tej substancji:

• Dysocjacja elektrolityczna. Kwas winowy jest silniejszym elektrolitem niż macierzyste kwasy karboksylowe. Najwyższy stopień dysocjacji mają izomery D lub L, najmniejszy zaś kwas mezowinowy.
• Tworzenie soli kwaśnych i średnich (winianów). Najpopularniejsze z nich to: winian kwaśny i winian potasu, winian wapnia.
• Tworzenie kompleksów chelatowych z metalami o różnej budowie. Skład tych związków zależy od kwasowości podłoża.
• Tworzenie estrów po podstawieniu –OH w grupie karboksylowej.

Po podgrzaniu kwasu L-winowego do temperatury 165°C w produkcie dominują kwasy mezowinowy i winogronowy, w zakresie 165-175°C w przypadku winogron, a powyżej 175°C kwas metawinowy, który jest żółtawą substancją żywiczną.

Po podgrzaniu do 130°C kwas winogronowy w mieszaninie z kwasem solnym ulega częściowej przemianie w kwas mezowinowy.

Właściwości soli

Do cech charakterystycznych soli kwasu winowego zalicza się:

• Kwaśna sól potasowa KHC4H4O6 (wodorowinian potasu, krem ​​z kamienia nazębnego): o słabo rozpuszczalny w wodzie i alkoholu; o wytrąca się podczas długotrwałego narażenia; o ma wygląd bezbarwnych małych kryształków, których kształt może być rombowy, kwadratowy, sześciokątny lub prostokątny; o gęstość względna – 1,973.
• Winian wapnia CaC4H4O6: o wygląd– kryształy rombowe; o słabo rozpuszczalny w wodzie.
• Średnia sól potasowa K2C4H4∙0,5 H2O, kwaśna sól wapniowa CaH2 (C4H4O6)2 – dobra rozpuszczalność w wodzie.

Synteza

Istnieją 2 rodzaje surowców do produkcji kwasu winowego:

• wapno winianowe (produkt przerobu wytłoków, drożdży osadowych, odpadów z produkcji alkoholu koniakowego z surowców winiarskich);
• wodorowinian potasu (powstaje w młodym winie podczas schładzania, a także podczas zagęszczania soku winogronowego).

Nagromadzenie kwasu winowego w winogronach zależy od ich odmiany i warunków klimatycznych, w jakich były uprawiane (w zimnych latach powstaje go mniej).

Wapno winowe oczyszcza się najpierw z zanieczyszczeń poprzez przemycie wodą, filtrację i odwirowanie. Hydrotoran potasu mielony jest w młynach kulowych lub kruszarkach do wielkości cząstek 0,1-0,3 mm, a następnie przetwarzany na wapno w reakcji wytrącania wymiany z chlorkiem wapnia i węglanem wapnia.

Kwas winowy produkowany jest w reaktorach. Najpierw wlewa się do niego wodę po przemyciu osadu gipsowego, następnie dodaje się krem ​​​​kamienniczy w ilości 80-90 kg/m3. Masę tę podgrzewa się do temperatury 70-80°C, dodaje się do niej chlorek wapnia i mleko wapienne. Rozkład kamienia nazębnego trwa 3-3,5 godziny, po czym zawiesinę przesącza się i przemywa.

Kwas wyodrębnia się z winianu wapna poprzez rozkład H2SO4 w reaktorze ze stali kwasoodpornej. Masę ogrzewa się do temperatury 85-90°C. Nadmiar kwasu pod koniec procesu zobojętnia się kredą. Kwasowość roztworu nie powinna przekraczać 1,5. Następnie roztwór kwasu winowego odparowuje się i krystalizuje. Wytrąca się rozpuszczony gips.

Aplikacje

Zastosowanie kwasu winowego kojarzone jest głównie z przemysłem spożywczym. Jego stosowanie pomaga zwiększyć apetyt, usprawnić funkcję wydzielniczą żołądka i trzustki oraz usprawnić proces trawienia. Wcześniej powszechnie stosowano kwas winowy jako środek zakwaszający, obecnie został on zastąpiony kwasem cytrynowym (m.in. w produkcji wina podczas przetwarzania bardzo dojrzałych winogron).

Ester winianu diacetylowego stosowany jest w celu poprawy jakości pieczywa. Dzięki jego zastosowaniu zwiększa się porowatość i objętość miękiszu chleba, a także jego trwałość.

Główne obszary zastosowań kwasu winowego wynikają z jego właściwości fizykochemicznych:

• zakwaszacz i regulator kwasowości;
• przeciwutleniacz;
• konserwant;
• katalizator do sololizy z wodą w syntezie organicznej i chemii analitycznej.

W przemyśle spożywczym substancja stosowana jako dodatek E334 w takich produktach spożywczych jak:

• wyroby cukiernicze, ciasteczka;
• warzywa i owoce w puszkach;
• galaretki i dżemy;
• napoje o niskiej zawartości alkoholu, lemoniada.

Kwas metawinowy stosowany jest jako stabilizator i dodatek zapobiegający zmętnieniu wina, szampana i powstawaniu kamienia nazębnego.

Winiarstwo i browarnictwo

Kwas winowy dodaje się do moszczu, jeśli jego zawartość wynosi poniżej 0,65% dla win czerwonych i 0,7-0,8% dla win białych. Korekty dokonuje się przed rozpoczęciem fermentacji. Najpierw odbywa się to na prototypie, następnie substancję dodaje się do brzeczki w małych porcjach. W przypadku nadmiaru kwasu winowego przeprowadza się stabilizację na zimno. W przeciwnym razie w butelkach komercyjnego wina wytrącą się kryształy.

W produkcji piwa kwas służy do wypłukiwania drożdży hodowlanych z drożdży dzikich. Zanieczyszczenie piwa tym ostatnim jest przyczyną jego zmętnienia i wad. Dodawanie nawet mała ilość kwas winowy (0,5-1,0%) neutralizuje te mikroorganizmy.

Ulica Kijowa, 16 0016 Armenia, Erywań +374 11 233 255

Kwasy- są to substancje złożone, których cząsteczki składają się z atomów wodoru, które można zastąpić, oraz reszt kwasowych.

Pozostałość kwasowa ma ładunek ujemny.

Kwasy beztlenowe: HCl, HBr, H 2 S itp.

Nazywa się pierwiastek, który wraz z atomami wodoru i tlenu tworzy cząsteczkę kwasu zawierającą tlen kwasotwórcze.

Ze względu na liczbę atomów wodoru w cząsteczce kwasy dzielą się na jednozasadowy I wielozasadowy.

Kwasy jednozasadowe zawierają jeden atom wodoru: HCl, HNO 3, HBr itp.

Kwasy wielozasadowe zawierają dwa lub więcej atomów wodoru: H 2 SO 4 (dwuzasadowy), H 3 PO 4 (trójzasadowy).

W kwasach beztlenowych do nazwy pierwiastka tworzącego kwas należy dodać łączącą samogłoskę „o” i słowa „... kwas wodorowy" Na przykład: HF – kwas fluorowodorowy.

Jeśli pierwiastek kwasotwórczy wykazuje maksymalny stopień utlenienia (odpowiada numerowi grupy), to dodaj „...nie kwas". Aleprzykład:

HNO 3 – azot Oh kwas (ponieważ atom azotu ma maksymalny stopień utlenienia +5)

Jeśli stopień utlenienia pierwiastka jest poniżej maksimum, dodaj "...zmęczony kwas":

1+3-2
HNO 2 – azot wyczerpany kwas (ponieważ pierwiastek kwasotwórczy N ma minimalny stopień utlenienia).

H3PO4 – orto kwas fosforowy.

HPO3 – meta kwas fosforowy.

Wzory strukturalne kwasów.

W cząsteczce kwasu zawierającego tlen atom wodoru jest związany z atomem pierwiastka tworzącego kwas poprzez atom tlenu. Dlatego podczas kompilowania wzoru strukturalnego wszystkie jony wodorotlenkowe muszą najpierw zostać przyłączone do atomu pierwiastka tworzącego kwas.

Następnie połącz pozostałe atomy tlenu dwoma myślnikami bezpośrednio z atomami pierwiastka kwasotwórczego (ryc. 2).