Studiul acizilor anorganici, al proprietăților și reacțiilor lor caracteristice.
Acizii sunt substanțe compuse care au în moleculă unul sau mai mulți atomi de hidrogen legați de un rest acid și care, în soluție apoasă, eliberează ioni de hidrogen, H+. Formula generală este HnA, unde A este restul acid, iar n este valența restului acid.
Clasificarea cerută la examen se face după prezența oxigenului:
A doua clasificare, după numărul de atomi de hidrogen ionizabili: acizi monoprotici (HCl, HNO3), diprotici (H2SO4, H2S, H2CO3), triprotici (H3PO4).
În apă, acizii disociază și eliberează ionul responsabil de toate proprietățile lor: HCl → H+ + Cl-, H2SO4 → 2 H+ + SO4 la puterea 2 minus. Reține ideea de fond: caracterul acid vine de la ionul H+, nu de la rest. Toți acizii înroșesc turnesolul din același motiv, deși resturile lor sunt complet diferite.
După tăria disocierii, acizii sunt tari (HCl, H2SO4, HNO3 – disociază aproape complet) și slabi (H2CO3, H2S, H2SO3 – disociază parțial).
Confuzie frecventă: elevii cred că un acid este cu atât mai tare cu cât are mai mulți atomi de hidrogen. Nu este adevărat – H3PO4 are trei H și este un acid de tărie medie, în timp ce HCl, cu un singur H, este un acid tare. Tăria ține de cât de ușor se rupe hidrogenul, nu de câți sunt.
Hidracizii se denumesc după schema acid + numele nemetalului + hidric:
Oxiacizii se denumesc după schema acid + numele nemetalului + ic (pentru valența mai mare) sau os (pentru valența mai mică):
Cel mai util lucru pe care îl poți învăța la acest capitol este tabelul resturilor acide, pentru că din el scrii toate formulele de săruri:
Regula care leagă totul: valența restului acid este egală cu numărul atomilor de hidrogen din acid. H2SO4 are doi H, deci sulfatul are valența II; H3PO4 are trei H, deci fosfatul are valența III.
Aici se pierd cele mai multe puncte la Evaluarea Națională: terminația -ic de la acid dă terminația -at la sare (sulfuric → sulfat, azotic → azotat), iar terminația -os dă -it (sulfuros → sulfit, azotos → azotit). Hidracizii dau întotdeauna terminația -ură (clorhidric → clorură).
Acizii au stări de agregare foarte diferite: HCl este un gaz care se dizolvă în apă dând soluția de acid clorhidric, H2SO4 este un lichid uleios, dens și nevolatil, H3PO4 pur este solid. Soluțiile lor apoase au gust acru (proprietate pe care nu o verifici niciodată în laborator) și sunt electrolit, adică conduc curentul electric, tocmai pentru că sunt disociate în ioni.
Acțiunea asupra indicatorilor, cerută sigur la examen:
Regula de siguranță pe care o cere programa explicit: la diluarea acidului sulfuric se toarnă acidul peste apă, în șuviță subțire, cu agitare continuă, niciodată apa peste acid. Motivul e concret: dizolvarea este puternic exotermă, iar dacă torni apă peste acidul concentrat, căldura degajată în stratul de la suprafață vaporizează brusc apa și proiectează stropi de acid.
Acidul sulfuric concentrat mai are o proprietate spectaculoasă: este puternic higroscopic și deshidratant. Pune-l peste zahăr și scoate apa din el, lăsând o masă neagră de carbon. De aceea provoacă arsuri grave – deshidratează țesuturile.
Capcană de grilă: se spune uneori că „acizii au pH negativ” sau că „pH = 0 înseamnă că nu există aciditate”. Fals în ambele sensuri – pe scara studiată în gimnaziu, pH = 0 înseamnă aciditatea cea mai mare, nu absența ei.
1. Reacția cu metalele. Acizii reacționează cu metalele situate înaintea hidrogenului în seria activității (K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb), dând sare și hidrogen:
Metalele situate după hidrogen – Cu, Hg, Ag, Pt, Au – nu scot hidrogenul din acizi. De aceea vasele de cupru nu se dizolvă în acid clorhidric.
2. Reacția cu oxizii bazici – dă sare și apă:
3. Reacția cu bazele – neutralizarea – dă tot sare și apă:
4. Reacția cu sărurile – are loc dacă rezultă un precipitat, un gaz sau un acid mai slab:
Carbonatul cu acid merită atenție specială: teoretic ar rezulta H2CO3, dar acesta e atât de instabil încât se descompune imediat în H2O și CO2. De aceea ecuația se scrie direct cu apă și dioxid de carbon, iar în paharul de laborator vezi efervescență.
Greșeala cea mai costisitoare aici este să scrii degajare de hidrogen la reacția acidului cu cuprul sau cu argintul. Nu se întâmplă – dacă metalul e după hidrogen în seria activității, reacția pur și simplu nu are loc.
Acidul clorhidric, HCl – soluția apoasă a clorurii de hidrogen, lichid incolor cu miros înțepător; soluția tehnică are nuanță gălbuie. Se găsește în mod natural în sucul gastric, unde ajută la digestie și distruge microbii. Industrial se folosește la curățarea metalelor înainte de vopsire sau galvanizare (decapare), la obținerea clorurilor și la tratarea apei. Prezența ionului clorură se dovedește cu azotat de argint, care dă precipitatul alb de AgCl.
Acidul sulfuric, H2SO4 – numit „regele acizilor” pentru cantitatea uriașă produsă industrial; lichid uleios, dens, nevolatil. Se folosește la fabricarea îngrășămintelor (superfosfat), a detergenților, a coloranților, în rafinarea petrolului și în acumulatorii auto (bateria clasică de mașină conține H2SO4 diluat). Este higroscopic și deshidratant, deci provoacă arsuri grave.
Acidul azotic, HNO3 – lichid incolor, fumegător, care se colorează gălbui la lumină; foarte oxidant. Se folosește la îngrășăminte azotoase, explozivi, coloranți și medicamente. Spre deosebire de ceilalți acizi, reacționează și cu cuprul, dar fără să degaje hidrogen – rezultă oxizi de azot, motiv pentru care reacția lui cu metalele nu se tratează după regula obișnuită la gimnaziu.
Acidul fosforic, H3PO4 – acid de tărie medie, netoxic în concentrații mici; se folosește la îngrășăminte fosfatice, ca aditiv acidifiant în băuturile carbogazoase de tip cola și în produsele de îndepărtat rugina.
Acidul carbonic, H2CO3 – acid slab și instabil, existent doar în soluție; se formează în apa carbogazoasă și, în natură, în apa de ploaie cu CO2 dizolvat, unde dizolvă lent calcarul și sapă peșterile.
Reguli de siguranță: acizii se păstrează în recipiente etichetate, se manipulează cu mănuși și ochelari, iar la stropirea pielii se spală imediat cu apă din abundență.