Atomy metalu wymieniają atomy wodoru w cząsteczce kwasu, łącząc się z pozostałą jej resztą na cząsteczkę soli. Każdy wyparty atom wodoru łączy się z grupą wodorotlenową, dając cząsteczkę wody. Zachodzi tu reakcja podwójnej wymiany. Jak widać, atom wodoru w cząsteczce kwasu jest słabo związany z pozostałą resztą cząsteczki i łatwo może być zastąpiony przez metal.
Dlatego można powiedzieć, że ogólny wzór kwasów jest HR, przy czym R stanowi resztę kwasową, tj. resztę cząsteczki kwasu, pozostałą po odjęciu wodoru. Reszta kwasowa zachowuje się w reakcjach jako całość. Nie może ona istnieć samodzielnie, tylko w związku z wodorem lub metalami. Bardzo charakterystyczną cechą kwasów jest ich zdolność reagowania z zasadami, przy czym tworzy się sól i woda w myśl ogólnego
równania:
Zasada + kwas -* sól MeOH + HR -* MeR
woda H2O
Reakcję kwasów z zasadami nazywamy reakcją zobojętnienia, gdyż jej produkty nie mają już właściwości kwasowych ani zasadowych. W reakcji zobojętnienia łączą się atomy wodoru z kwasu z równą liczbą grup wodorotlenowych z zasady, tworząc cząsteczki wody, atomy zaś metalu z resztami kwasowymi tworzą cząsteczki soli.
Dla całkowitego zobojętnienia musi przereagować ze sobą taka sama liczba atomów wodoru kwasu, jak i grup wodorotlenowych zasady, a więc równoważne sobie ilości kwasu i zasady.
Dlatego w reakcji zasady sodowej z kwasem siarkowym na każdą gramocząsteczkę kwasu muszą przypadać dwie gramocząsteczki zasady, ponieważ cząsteczka tego kwasu zawiera 2 atomy wodoru, cząsteczka zaś zasady sodowej — jedną grupę wodorotlenową.
§ 40. Reakcja kwasów z metalami
Ćwiczenie 54. Do probówek z paru mililitrami rozcieńczonych kwasów chlorowodorowego (solnego) i siarkowego wrzuć: a) trochę wiórków magnezu, b) kawałeczki drobno pociętej blachy cynkowej. Zatkaj kolejno każdą probówkę palcem, a gdy zbierze się w niej sporo wywiązującego się gazu, sprawdź płonącym łuczywem, jaki to jest gaz. Czy reakcji towarzyszą przejawy cieplne ? Do probówki z kwasem solnym
100
dodaj w nadmiarze cynku i pozostaw ją do zakończenia reakcji, a następnie odparuj na szkiełku kilka kropli otrzymanego roztworu. Metal wypiera wodór z kwasu i łączy się z resztą kwasową:
Mg + H2SO4->MgSO4 + H2
W reakcji metalu z kwasem wywiązuje się wodór, a w roztworze pozostaje nowa substancja w myśl reakcji:
metal -J- kwas -> sól + wodór Me + HR -> MeR + H
Charakterystyczną cechą kwasów jest to, że atomy wodoru wchodzące w skład ich cząsteczek mogą być zastąpione przez atomy metalu. To słabe powiązanie atomów wodoru z resztą kwasową wykorzystaliśmy przy laboratoryjnym otrzymywaniu wodoru przez działanie metalem na kwas (ćwicz. 22).
Nie wszystkie metale reagują z kwasami jednakowo łatwo. Miedź na przykład nie rozpuszcza się w kwasie solnym, może rozpuścić się tylko w miernie stężonym kwasie siarkowym i azotowym, przy czym zachodzą tu reakcje inne niż poznane w naszych ćwiczeniach. Złoto nie rozpuszcza się nawet w kwasie azotowym.
§ 41. Określenie i podział kwasów
W oparciu o przeprowadzone doświadczenia możemy powiedzieć, że kwasy są to związki, których cząsteczka składa się z wodoru, dającego się zastąpić przez metal, i z reszty kwasowej. Kwasy barwią lakmus na różowo, mają smak kwaśny.
Ciekawe jest zachowanie się roztworów różnych kwasów podczas ogrzewania.
Z roztworu kwasu fosforowego H3PO4 można otrzymać przez odparowanie wody kwas fosforowy bezwodny, natomiast podczas ogrzewania roztworu kwasu chlorowodorowego HC1 czy azotowego HNO3 kwasy te ulatniają się stopniowo. Mówimy, że kwas chlorowodorowy jest lotny w odróżnieniu od nielotnego kwasu fosforowego. Typowym małolotnym kwasem często stosowanym w pracowniach chemicznych, jest kwas siarkowy H2SO4.
101