Кислотные и щелочные химические составы. Кислоты, щелочи и основания с точки зрения химии

Прежде чем отличать кислоты от щелочей, нужно разобраться с понятиями кислоты, щелочи и основания, после чего перейдем к так называемым индикаторам, с помощью которых можно легко различить эти вещества.

Что такое кислота?

Кислота - это химическое соединение. Обычно растворы кислот на вкус (тех, которые можно попробовать) - кислые, в качестве примера можно привести уксусную, яблочную, аскорбиновую и лимонную кислоты. В состав кислоты входят водород и кислород, а так же дополнительные элементы (или комплекс элементов), которые обычно и дают название кислоте - азотная, серная, угольная, этил-серная и т.п.

Кислота - это сложное вещество, в молекуле которого имеется один или несколько атомов водорода и кислотный остаток.

Особенности кислот

Характерными химическими свойствами кислоты являются:

кислый вкус
способность переводить синее растительное вещество— лакмус в красный цвет
наличие в молекуле кислоты одного или нескольких атомов водорода, способных обмениваться на металл с образованием соли.

Свойства кислот определяются тем, что они способны заменять в своих молекулах атомы водорода на атомы металлов. Например:

Основные свойства кислот

Действие растворов кислот на индикаторы . Практически все кислоты (кроме кремниевой) хорошо растворимы в воде. Растворы кислот в воде изменяют окраску специальных веществ - индикаторов. Именно по окраске индикаторов определяют присутствие кислоты. Индикатор лакмус окрашивается растворами кислот в красный цвет, индикатор метиловый оранжевый - тоже в красный цвет.

Взаимодействие кислот с основаниями. Эта реакция, называется реакцией нейтрализации. Кислота реагируют с основанием с образованием соли, в которой всегда в неизменном виде обнаруживается кислотный остаток. Вторым продуктом реакции нейтрализации обязательно является вода.

Взаимодействие кислот с основными оксидами. Поскольку основные оксиды - ближайшие родственники оснований - с ними кислоты также вступают в реакции нейтрализации. Как и в случае реакций с основаниями, с основными оксидами кислоты образуют соль и воду. Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации. В реакции с основными оксидами кислоты образуют соль и воду. Соль содержит кислотный остаток той кислоты, которая использовалась в реакции нейтрализации.

Например, фосфорную кислоту используют для очистки железа от ржавчины (оксидов железа). Фосфорная кислота, убирая с поверхности металла его оксид, с самим железом реагирует очень медленно. Оксид железа превращается в растворимую соль FePO4, которую смывают водой вместе с остатками кислоты.

Взаимодействие кислот с металлами. Металл должен быть достаточно активным (реакционноспособным) по отношению к кислотам. Например, золото, серебро, медь, ртуть и некоторые другие металлы с выделением водорода с кислотами не реагируют. Такие металлы как натрий, кальций, цинк - напротив - реагируют очень активно с выделением газообразного водорода и большого количества тепла.

Что такое щелочь?

Щелочами называются растворимые в воде сильные основания. Если вещество содержит гидрокси-группы (ОН), которые могут отщепляться (подобно отдельному "атому") в реакциях с другими веществами, то такое вещество является основанием.

Основаниями называются вещества, в которых атомы металла связаны с гидрокси-группами.То есть, щёлочь - вещестово, состоящее из металла и группы OH (гидроксогруппы). Щёлочь нейтрализет кистолу с получением воды и соли.

Физические свойства: растворы щелочей в воде мылкие на ощупь, они разъедают кожу, ткани, бумагу - едкие щелочи (едкий натр NaOH, едкий калий КОН). На коже они вызывают долго незаживающие раны. Очень гигроскопичны.

Как отличить кислоту от щелочи?

Отличить кислоту от щелочи можно с помощью индикаторов. Сейчас существует достаточно много индикаторов — веществ, помогающих определить состав среды. Индикаторы изменяют цвет в зависимости от состава среды. Происходит это потому что в кислой и щелочной среде молекулы индикатора имеют разное строение.

Например индикатор фенолфталеин в кислой среде находится в виде недиссоциированных молекул, и раствор бесцветен, а в щелочной - в виде однозарядных анионов, и раствор имеет малиновый цвет. Лакмус в кислой среде приобретает красный цвет, а в щелочной — синий.

Чай это тоже индикатор. Наверное многие замечали, что если в крепкий черный чай положить лимон и даже капнуть несколько капель (добавить кислоту), то чай посветлеет. А если в нем растворить питьевую соду (щелочь) — потемнеет.
Цвет индикатора будет меняться в растворах кислоты и щелочи

Не зря есть расхожее выражение "лакмусовая бумажка". Для индикатора лакмуса даже придумали мнемоники, с помощью которых можно запомнить связь между цветом индикатора и определяемым веществом:

Индикатор лакмус красный - кислоту укажет ясно
Индикатор лакмус синий. Щёлочь здесь — не будь разиней!

Щелочи – это едкие, твердые и легкорастворимые основания. Кислоты, как правило, кислые жидкости.

Что такое кислота и щелочь

Кислоты – сложные вещества, включающие в состав атомы водорода и кислотные остатки.
Щелочи – сложные вещества, в составе которых имеются гидроксильные группы и щелочные металлы.

Сравнение кислоты и щелочи

В чем разница между кислотой и щелочью? Щелочи и кислоты – антиподы. Кислоты создают кислую среду, а щелочи – щелочную. Они вступают в реакцию нейтрализации, в результате которой образуется вода, а pH среда из кислой и щелочной преобразуется в нейтральную.
Для кислот характерен кислый вкус, а для щелочей – мылкость. Кислоты, растворяясь в воде, образуют ионы водорода, которые определяют их свойства. Все кислоты обладают сходным поведением, вступая в химические реакции.
Щелочи при растворении образуют гидроксид-ионы, наделяющие их характерными свойствами. Щелочи притягивают из кислот ионы водорода. У щелочей есть характерные признаки, проявляющиеся в ходе химических реакций.
Силу щелочей и кислот определяют показателем pH. Растворы с pH меньше 7 – кислоты, а с pH больше 7 – щелочи. Щелочи и кислоты различают с помощью индикаторов – веществ, меняющих цвет при соприкосновении с ними. Например, лакмус синеет в щелочах и краснеет в кислотах.
Для большей достоверности опыта к щелочам приливают другой индикатор – бесцветный фенолфталеин. Он окрашивает щелочи в характерный малиновый цвет, а с кислотами остается в неизменном виде. Традиционно щелочи определяют именно фенолфталеином.
В домашних условиях кислоту и щелочь распознают, прибегая к простому опыту. К пищевой соде приливают жидкости и наблюдают за реакцией. Если реакция сопровождается бурным выделением пузырьков газа, значит, в склянке находится кислота. Щелочь же с содой, которая по своей природе та же щелочь, не вступает в реакцию.

TheDifference.ru определил, что отличие кислоты и щелочи заключается в следующем:

Кислоты и щелочи неспособны мирно сосуществовать даже одну секунду, находясь в соприкосновении. Перемешавшись, они мгновенно начинают бурное взаимодействие. Химическая реакция с ними сопровождается шипением и разогревом и длится до тех пор, пока эти ярые антагонисты не уничтожат друг друга.
Кислотам свойственно образовывать кислую среду, а щелочам – щелочную.
Химики отличают щелочь от кислоты по ее поведению с лакмусовой бумажкой или фенолфталеином.

Щелочи – это едкие, твердые и легкорастворимые основания. Кислоты, как правило, кислые жидкости.

Что такое кислота и щелочь

Сравнение кислоты и щелочи

TheDifference.ru определил, что отличие кислоты и щелочи заключается в следующем:

Некоторые химические соединения отличаются высокой реакционной способностью. Они легко реагируют с другими веществами, превращаясь в новые вещества. К таким соединениям относятся кислоты и основания. Основания, растворимые в воде, называются щелочами. Сильные или концентрированные кислоты и щелочи отличаются настолько высокой реакционной способностью, что их называют едкими веществами. Они разъедают многие вещи, в том числе кожу человека, вызывая тяжелые химические ожоги. Сильные щелочи на ощупь мылкие, похожие на жидкое желе.

В человеческом желудке, когда в него попадает пища, выделяется сильная кислота, именуемая соляной. Эта кислота обладает разъедающим действием и помогает разлагать питательные вещества, участвуя в пищеварительном процессе. Она также убивает множество опасных микробов, которые могут присутствовать в пище. Чтобы желудок не растворился в собственной кислоте, он вырабатывает защитную слизь, толстым слоем покрывающую его стенки.

Слабые кислоты на вкус обычно кислые, как природная лимонная кислота в лимонах и грейпфрутах. Слабые щелочи имеют горьковатый вкус, как кофеин в кофе. Кофеин является представителем алкалоидов, природных оснований, содержащихся в некоторых растениях. Многие растения накапливают алкалоиды в своих листьях и стеблях. Они ядовиты, поэтому животные их не едят.

Выхлопные газы автомобильных двигателей, газы из дымовых труб заводов и электростанций содержат соединения серы и азота. Эти соединения растворяются в капельках воды, содержащихся в облаках и тучах, и образуют серную и азотную кислоты, которые выпадают на землю в виде кислотных дождей.

Пчелиный яд представляет собой смесь веществ, среди которых присутствует кислый апитоксин. Когда пчела жалит, она оставляет в коже зазубренное жало вместе с ядовитой железой. Боль от укуса можно облегчить, втирая слабый раствор бикарбоната натрия, пищевой соды, то есть основания, которое нейтрализует кислоту.

В молекулах кислот содержится водород. Например, формула серной кислоты H 2 S0 4 , а соляной НСl. В водных растворах водород образует положительный ион Н + . Ион водорода является, в сущности, атомом водорода, лишенным своего электрона, то есть просто протоном. Кислота легко вступает в реакции, потому что она всегда готова отдать этот протон в обмен на другой ион. С другой стороны, протон из кислоты может принять, или акцептировать, электрон, несущий отрицательный заряд, и стать нейтральным. Поэтому кислоты служат донорами протонов и акцепторами электронов. Основания ведут себя противоположным образом, они являются акцепторами протонов и донорами электронов.

Осиный яд также кислой природы. Боль от укуса можно облегчить, втирая в ранку слабый раствор аммиака (нашатырного спирта). Аммиак является основанием, нейтрализующим кислоту.

Кислота или щелочь?

Пробовать неизвестную жидкость на ощупь или на вкус, чтобы определить, это кислота или щелочь, чрезвычайно опасно и может оказаться даже смертельным. Обычно такое проделывают с помощью индикатора. Индикатор — это вещество, меняющее цвет при добавлении его в кислоту или щелочь. Самым известным индикатором является лакмус. Его используют в виде раствора или сухой полоски бумаги, пропитанной этим веществом. В обычном виде лакмус розового цвета. При добавлении его к кислоте цвет меняется на красный, а к щелочи— на синий. Если окраска лакмуса не меняется, то вещество, к которому его добавили, не является ни кислотой, ни щелочью, оно нейтрально.

В средние века ужасная болезнь чума убивала миллионы людей. Тела покойников обливали известью, сильной едкой щелочью. Известь убивала микробы и способствовала быстрому разложению тел.

Кислоты и щелочи широко используют в промышленности. Каждый год производят миллионы тонн серной кислоты. Ее используют в автомобильных аккумуляторах, в производстве моющих средств, взрывчатых веществ, удобрений и красителей.

Кислоты и щелочи очень важны для земледелия и лесного хозяйства. Любое растение лучше всего растет на почве определенного типа: кислой, нейтральной либо щелочной. Тип почвы можно изменить с помощью добавок. Так, внесение извести в кислую почву превращает ее в нейтральную.

Из неорганических лекарственных веществ наибольшее значение для организма имеют кислоты, щелочи, соли щелочных и щелочноземельных металлов. Эти соединения являются электролитами, т.е. в растворах диссоциируют на ионы.

Кислоты

(кислота хлористоводородная разведенная и 0,1 Н раствор, кислота борная, салициловая и др.)

Биологическое действие кислот зависит, главным образом, от водородных ионов, следовательно, их активность определяется степенью диссоциации. При диссоциации большинства кислот анион существенного значения в действии кислоты не играет. Исключение - синильная кислота (НС), токсические свойства которой зависят от аниона С.

Местное действие.

Кислоты, взаимодействуя с белами кожи и слизистых оболочек, образуют плотные нерастворимые в воде, не проникающие вглубь ткани альбуминаты.

В малых концентрациях кислота оказывает вяжущее действие (противовоспалительное), а в более высоких – раздражающее и прижигающее действие. Вяжущий эффект более выражен у слабых кислот; прижигающий – у сильных. Слабо диссоциируют, например, борная и салициловая кислоты, они обладают противовоспалительным действием, антибактериальным, противогрибковым действием, используются как антисептики, в зависимости от концентрации салициловая кислота обладает кератопластическим (стимулирует эпителизацию) 1-2%, или кератолитическим (шелушащим) 10-20% действием.

Местное действие кислот сопровождается рефлекторными реакциями, их величина и характер зависит от интенсивности действия кислоты.

Сильные неорганические кислоты (серная, соляная, азотная) вызывают коагуляционный некроз; они отнимают воду и на поверхности ткани образуют плотный альбуминат – сухой струп.

Особый интерес представляет действие кислот на секрецию и моторику ЖКТ. Это действие было изучено школой И. П. Павлова. Кислоты необходимы для пищеварения (например, кислота хлористоводородная разведенная), они способствуют действию пепсина, усиливают секрецию желудочного и панкреатического соков, задерживают переход содержимого желудков в 12-прстную кишку, т. к. попадая в нее вызывает сокращение пилорической части желудка, которая расслабляется только после нейтрализации поступившей кислоты.

Резорбтивное действие.

После всасывания в кровь или парентерального введения, кислоты немедленно нейтрализуются буферными системами и резорбтивного действия не оказывают.

При поступлении в кровь большого количества кислот наступает истощение щелочных резервов и развивается сначала компенсированный, затем некомпенсированный ацидоз (рН<7,35).

Таким образом, клиника отравления кислотами складывается из симптомов их местного действия и явлений некомпенсированного ацидоза (кома, угнетенное дыхание, падение АД).

Меры помощи: Удалить кислоту с поверхности кожи водой или слабым раствором щелочи (соды-гидрокарбонатаNа). Если кислота принята внутрь ее нейтрализуют слабой щелочью – окисью магния. Для предупреждения шока вводят наркотические анальгетики (промедол, омнопон), спазмолитики (атропин, но-шпа). Средства специфической терапии ацидоза (гидрокарбонатNа, трисамин), проводят симптоматическую и дозинтоксикационную терапию.