Основания и кислоты

Основания и кислоты — это две противоположности в химии. Как черное и белое, положительное и отрицательное, теплое и холодное, правое и левое. Именно поэтому они отлично взаимодействуют друг с другом: из двух крайностей образуется нечто нейтральное, а именно соли. Но пока мы рассмотрим, что же представляют собой эти два класса, и как им следует давать названия.

Основания

Это достаточно немногочисленный класс неорганических соединений:

основаниями, или гидроксидами, называются вещества, состоящие из атома металла и одной или нескольких групп «OH»

Группа «OH» известна также под названием гидрокси́л, от латинского произношения элементов: гидроген (водород) и оксиген (кислород).

Название основания, данное по систематической номенклатуре, состоит из слова гидроксид, названия металла и его валентности, если она не постоянна:


AgOH — гидроксид серебра (I)	Ca(OH)₂ — гидроксид кальция	Pb(OH)₄ — гидроксид свинца (IV)

Серия «Элементы и соединения»

Из чего состоят атомы

Несколько слов о химических связях

Неорганические соединения. Оксиды

Основания и кислоты

Соли

Гидроксил имеет постоянную степень окисления –1:

–2 + 1 = –1

Поэтому атом металла будет иметь положительную степень окисления, равную количеству гидроксилов в молекуле основания, а значит, и такую же валентность.

Вывести формулу основания по его названию тоже не представляет сложности. Для этого необходимо записать символ металла, затем формулу гидроксила, и, если валентность металла больше единицы, взять гидроксил в скобки и присвоить им индекс, равный валентности металла. Например:

гидроксид железа (II) — Fe(OH)₂

гидроксид калия — KOH

Как правило, при н. у. основания являются кристаллическими веществами. Те из них, которые хорошо растворяются в воде, называются щелоча́ми, а металлы, их образующие — щелочными и щёлочно-земельными. Самая распространенная щёлочь — гидроксид натрия NaOH, — используется в целлюлозно-бумажной промышленности, при производстве мыла, в нефтепереработке и даже в качестве пищевой добавки. При этом, как и другие щёлочи, она является очень едким веществом, поэтому должна маркироваться специальным знаком (рис. 1). Раньше, до введения систематической номенклатуры, гидроксид натрия назывался едким натром.

Рис. 1

Предупреждающий знак «Едкое вещество»

Кислоты

Перед нами следующий, также немногочисленный класс неорганических веществ:

кислоты — это соединения, состоящие из атомов водорода и кислотных остатков

Как это ни забавно звучит, но кислотным остатком принято считать то, что остается от кислоты, если убрать все атомы водорода.

Валентность кислотного остатка всегда совпадает с количеством атомов водорода в молекуле кислоты:


кислота HBr валетность кислотного остатка — I	кислота H₂SO₄ валетность кислотного остатка — II

Очевидно, степень окисления кислотного остатка будет равна его валетности, взятой со знаком «минус», поскольку водород имеет постоянную степень окисления +1:

2(+1) + x = 0

x = –2

В отличие от остальных классов неорганических соединений, для которых IUPAC сформулировал вполне определенные правила систематической номенклатуры, названия важнейших кислот и их кислотных остатков необходимо выучить. Все они приведены в таблице.

Таблица. Важнейшие кислоты и кислотные остатки

кислота	название кислоты	кислотный остаток	название кислотного остатка
HNO₃	азотная	NO₃	нитрат
HNO₂	азотистая	NO₂	нитрит
H₃BO₃	борная	BO₃	борат
HBr	бромистоводородная	Br	бромид
HI	иодистоводородная	I	иодид
H₂SiO₃	кремниевая	SiO₃	силикат
HMnO₄	марганцевая	MnO₄	перманганат
H₃PO₄	фосфорная	PO₄	фосфат
H₂S	сероводородная	S	сульфид
H₂SO₄	серная	SO₄	сульфат
H₂SO₃	сернистая	SO₃	сульфит
H₂CO₃	угольная	CO₃	карбонат
HF	фтористоводородная, или пла́виковая	F	фторид
HCl	хлористоводородная, или соля́ная	Cl	хлорид
H₂CrO₄	хромовая	CrO₄	хромат
H₂Cr₂O₇	дихромовая	Cr₂O₇	дихромат
HCN	цианистоводородная, или сини́льная	CN	цианид

Самые внимательные наверняка заметили, что у кислотных остатков, не содержащих атомов кислорода, названия оканчиваются буквой «д», в то время как у остальных — буквой «т».

А теперь — вы ;-)

1. Назовите по систематической номенклатуре следующие основания:

CuOH
KOH
Cr(OH)₃

Ba(OH)₂
Mn(OH)₄

CuOH — гидроксид меди (I)
KOH — гидроксид калия
Cr(OH)₃ — гидроксид хрома (III)

Ba(OH)₂ — гидроксид бария
Mn(OH)₄ — гидроксид марганца (IV)

2. Напишите формулы следующих оснований:

гидроксид олова (II)
гидроксид алюминия

гидроксид лития
гидроксид свинца (IV)

гидроксид олова (II) — Sn(OH)₂
гидроксид алюминия — Al(OH)₃

гидроксид лития — LiOH
гидроксид свинца (IV) — Pb(OH)₄

3. В 195,2 г гидроксида щелочно-земельного металла содержится столько же молекул, сколько в 100,8 г азотной кислоты. Что это за металл?

4. Среди перечисленных в таблице кислот есть несколько, которые при н. у. являются газообразными веществами. Относительная плотность одной из них по озону составляет 0,71. О какой кислоте идет речь?

***

«Элементы и соединения — Основания и кислоты», декабрь 2009

Д. В. Широков