uabooks.top

E téma tananyaga segít nektek:

felidézni az oxigéntartalmú savak összetételét és megnevezését;

bővíteni tudásotokat a kénsav és a salétromsav tulajdonságairól;

megérteni a savas esők kialakulásának okait.

A savak összetétele és megnevezése.

Nagyon sok vegyület tartozik a savakhoz: szervesek (például a karbonsavak Л-СООН, aminosa-vak IZ-CH(NH-COOH) és szervetlenek, más néven ásványi savak (oxigéntartalmúak és oxigénmentesek). A savmolekulában található hidrogénatomok szerint, amelyek a reakciók során fématomokkal (pontosabban ionokkal) helyettesí-tődhetnek, megkülönböztetünk egy- és többértékű (bázisú) savakat.

Érdekes

tudnivaló

A HCIO₂ és a HCIO₃ képletű savaknak megfelelő oxidok (CI₂O₃ és Cl₂05) nem állíthatók elő.

A hidrogén-halogenidek vagy a kénhidrogén vízben való oldódásánál oxigénmentes savakat kapunk (19. §), amelyek általános képlete: H_nE.

Az oxigéntartalmú savak tulajdonképpen a savképző oxidok hidrát] ai. Általános képletük: H_nEO_m. Néhány oxigéntartalom sav képlete a 8. táblázatban van feltüntetve.

A savak kémiai elnevezése összetett szó, melynek első része az elem nevéből származik (az anion neve),

8. táblázat

Néhány oxigéntartalmú sav képlete és megnevezése

második része - sav. Az anion végződésénél az -id oxigénmentes savat jelez; oxigéntartalmú savak esetében az -át végződés - ha a központi atom a legmagasabb oxidációs számmal, az -it- ha a központi atom nem a legmagasabb oxidációs számmal szerepel:

Ha a két savban a központi atom azonos oxidációs számmal rendelkezik, akkor a név elejét toldalékoljuk: orto- vagy méta-:

írjátok fel a képletét és nevezzétek meg azt a savat, melyben a nitrogén oxidációs száma +3.

A savakat rendszerint történelmileg kialakult neve szerint használják (8. táblázat). A szerves kémiában is találkoztunk ilyennel, amikor a karbonsavakat tanultuk. A nevezéktan szerint a szénatom-szám szerinti szénhidrogén alapján nevezzük meg: metánsav (HCOOH), etánsav (CH₃COOH), de többnyire hangyasavnak, ecetsavnak nevezzük.

Szerkezetük és fizikai tulajdonságaik.

Minden sav molekuláris szerkezetű. A kénsav, a salétromsav, az ecetsav cseppfolyós halmazállapotú, az ortofoszforsav, a kovasav, az amino-ecetsav - szilárd. A szénsav, a kénessav, a salétromos sav csak oldatban található, tiszta állapotban nem létezik, mivel már közönséges körülmények között elbomlik:

A savakra alacsony forráspont jellemző. A szervetlen savak, valamint a kis molekulatömegű karbonsavak vízben bármilyen arányban elegyednek, oldatot képezve (kivétel a vízben nem oldódó H₂SiO₃ - a kovasav). A zsírsavak vízben nem oldódnak.

Kémiai tulajdonságuk. A savakra jellemző közös tulajdonságok: vizes oldataikban hidrogénkation keletkezésével megy végbe disszociációjuk, reakcióba lépnek a fémekkel, a bázisképző és az amfoter oxidokkal, a bázisokkal, az amfoter hidro-xidokkal, a sókkal.

A savakat elektrolitos disszociációs fokuk szerint erős, közepesen erős és gyenge savakra osztályozzák (II. előzék). Az erős savakhoz tartozik többek között a kénsav és a salétromsav; ezek molekulái majdnem teljesen szétbomlanak ionokra:

Érdekes

tudnivaló

Az alkimisták már a XVII. században előállították és alkalmazták a salétromsavat.

A kénsav több lépésben bomlik ionokra, az első lépésben teljesebb mértékű, mint a másodikban, az ion-molekula egyenletekben azonban hagyományosan az összes ion-mennyiségét írjuk fel:

Fémekkel való kölcsönhatásuk. A savak többsége reakcióba lép a legtöbb fémmel, eközben só képződik és hidrogén válik ki. Tanulmányaitok alapján már tudjátok, hogy a hidrogént a savból csak a fémek aktivitási sorában a hidrogén előtt álló fémek képesek kiszorítani.

A kénsav és a salétromsav reakcióba lép majdnem minden fémmel. A reakció terméke a fémek kémiai aktivitásától és a sav koncentrációjától függ.

Mivel a fém mindig redukáló szer, így a sav az oxidálószer, ami redukálódik. A kénsav

molekulájában

redukálódhat a hidrogén

és a kén. Ha a fémmel kénsav-oldat lép reakcióbaa hidrogén redukálódik. A reakciótermék ekkor a fém szulfátja és a hidrogéngáz:

A kénsav vizes oldatával nem reagál a réz (53. a ábra), a higany, az arany, a platina és más kémiailag passzív fémek.

Ha a fém tömény kénsavval lép reakcióba, a kén redukálódik. Tömény kénsavval azok a fémek is reagálnak, melyek a fémek aktivitási sorában a hidrogén után állnak (kivéve az arany és a platina). Minél aktívabb a fém, annál erősebben redukálódik a kén. A kevésbé aktív

fémek a savat

vé (53. b ábra), az aktív fémek

vegyületté redukálják:

Állítsátok össze az oxidáció és a redukció folyamatának sémáját, és az elektronegyensúly módszerével tegyétek ki az együtthatókat.

53. ábra

A réz viselkedése híg (a) és tömény (b) kénsavoldat-ban

A tömény kénsav közepes aktivitású fémekkel való reakciójában kén keletkezik, vagy egyszerre két folyamat is végbemegy: H₂S és S vagy S és SO₂ keletkezésével.

A salétromsav a két legpasszívabb fém - az arany és a platina kivételével minden fémmel reagál. A reakció során nem válik ki hidrogéngáz. Ennek az a magyarázata, hogy a salétromsav molekulájában található +5 oxidációs számmal rendelkező nitrogén könnyebben vesz fel elektront, mint a +1 oxidációs számmal rendelkező hidrogén. így tehát a salétromsavban az oxidálószer a nitrogén, nem pedig a hidrogén.

A salétromsav

redukciója következtében

keletkezhetnek oxidok:

ammónium-nitrát¹

A tömény salétromsavval történő reakcióban nem számít a fém aktivitása, a nitrogén +4 oxidációs számúvá redukálódik (54. ábra):

54. ábra

Ólom és tömény kénsav reakciója

A híg salétromsav fémekkel való reakcióiban a fém aktivitása és a savoldatban levő tömegrésze játssza a szerepet, ugyanakkor a redukálás legalábbis nit-rogén(II)-oxiddá történik (HN03 —» NO). Minél aktívabb a fém és minél kisebb a sav tömegrésze az oldatban, annál jelentősebben csökken a nitrogén oxidációs száma^{1 2}.

¹ Ammónia nem keletkezhet a NH₃ + HNO₃ = NH₄NO₃ reakció miatt.

² Gyakran a redukált nitrogénvegyületek keveréke keletkezik.

A reakció két végletét illusztrál-

va vizsgáljuk a salétromsav-oldat reakcióját rézzel (passzív fém) és magnéziummal (aktív fém):

Alakítsátok át a reakciósémákat kémiai egyenletté.

Bázisos jellegű anyagokkal való kölcsönhatás. Az erős szervetlen savak (kénsav, sósav, salétromsav) reakcióba lépnek bázisképző és amfoter oxidokkal, bázisokkal és amfoter hidroxidokkal. Ezek a kémiai átalakulások számotokra már jól ismertek.

írjátok fel a kénsav és a réz(II)-oxid, valamint az alumínium-hidroxid között lejátszódó reakció egyenleteit.

A savas esők. Egyre gyakrabban fordulnak elő olyan esetek, amikor az esővíznek savas a kémhatása. A savmolekulák a légkörben kémiai folyamatok során keletkeznek.

Magas hőmérséklet hatására, ami különböző tüzelőanyagok, fűtőanyagok és üzemanyagok égése során alakul ki, a levegő fő összetevői, a nitrogén és az oxigén reakcióba lép egymással:

A keletkező nitrogén(II)-oxid közönséges körülmények között reagál az oxigénnel:

A kén(IV)-oxid tüzelőanyagok égésével¹, valamint kéntartalmú ércek (szulfLdok) pörkölésével kerül a levegőbe:

Az NO₂. és az S0₂.oxidok kölcsönhatásba lépve a légköri nedvességgel, különböző savakat alkotnak: salétromsavat, salétromos savat és kénes-

¹ Az ásványi szenek ként tartalmaznak.

savat. Ez utóbbi a légkör oxigénjével kénsavvá oxidálódik:

Ezek a vegyületek az esővel és a hóval a föld felszínére jutnak.

A savas esők az erdőkben, az élő vizekben, a növény- és állatvilágban, az épített környezetben is felbecsülhetetlen károkat okoznak. Savas eső hatására lelassul a növények növekedése, csökken a termékenysége, sőt, elpusztulhatnak; betegségeket idézhet elő az állatvilágban; rongálja az épületeket, a mészkőből vagy márványból készült szobrokat, emlékműveket (55. ábra); előidézi és gyorsítja a fémek korrózióját.

55. ábra

A savas eső következményei

A nitogén-oxidok képződésének elkerülése végett csökkentik a tüzelőanyagok és az üzemanyagok égési hőmérsékletét. A kén-dioxid-kibocsátás csökkenését úgy érik el, hogy kisebb kéntartalmú szénfajtákat használnak a hőerőművekben, sok helyen áttértek a földgázra, és az erőművekből a füstöt mésztej-szuszpenzión való áteresztéssel vagy égetett mész-porral való beszórással kötik le.

ÖSSZEFOGLALÁS

Az oxigéntartalmú savak a savképző oxidok hidrátjai. A savak molekuláris szerkezetűek.

A legfontosabb oxigéntartalmú sav a H₂SO₄ -kénsav és a HNO₃ - salétromsav. Ezek erős savak, amelyek fémekkel, bázisos, illetve amfo-ter jellegű vegyületekkel, sókkal reagálnak.

A kénsavoldatnak fémekkel való reakcióját hidrogéngáz kiválása kíséri, a tömény kénsav esetében pedig kén(IV)-oxid, kén vagy kénhid-rogén keletkezik. A salétromsavnak fémekkel való kölcsönhatásánál nem válik ki hidrogéngáz, hanem a nitrogén oxidjai, nitrogéngáz vagy ammónium-nitrát keletkezik. A savak összetételében található kén vagy nitrogén redukciója a fémek aktivitásától, a salétromsav esetében a savoldat koncentrációjától is függ.

A légkörbe kerülő kén-dioxid és a nitrogén-oxidok az esővízzel savas esőt alkotnak, amely felbecsülhetetlen károkat okoz a környezetnek.

155. Jelöljétek meg a helyes választ. A salétromsav anhidridje:

156. A kénsav vizes oldatában milyen részecskékből van több:

157. Fejezzétek be a reakciósémákat és alakítsátok át kémiai egyenletté:

158. íriátok fel a végbemenő reakciósémákat és rendezzétek azokat:

159. Találjátok meg a megfelelőséget a kémiai elem és a szerepe között, amit a salétromsav fémekkel való reakciójában játszik:

1) Hidrogén;

2) Nitrogén;

3) Oxigén;

4) Fémes elem;

a) oxidáló szer;

b) redukáló szer;

c) nem változik az oxidációs száma.

160. Fejezzétek be a reakciósémákat és alakítsátok át kémiai egyenletté:

161. írjátok fel a reakcióegyenletet:

a) tömény salétromsav és az ezüst között;

b) nagyon híg salétromsavoldat és a kalcium között.

162. Szerintetek a savas esőt okozó oxidok közé miért nem sorolják a CO₂ képletű szén-dioxidot?

163. Valamely oldatban a kénsav és a víz tömegének aránya 1:7. Határozzátok meg a sav tömegrészét az oldatban. (Szóban)

164. 60 g tömény kénsavhoz, amelyben a H₂SO₄ 98%, milyen tömegű vizet kell adni, hogy 20%-os kénsavoldatot kapjunk?

165. 5,3 g nátrium-karbonát és megfelelő mennyiségű salétromsav oldatának kölcsönhatásával 8,1 g nátrium-nitrát keletkezett. Milyen a reakció termékhozama (termelési százaléka)?

 

 

Ez a tankönyv anyaga Kémia a 11. osztály számára Pavlo Popéi