Acid - Acid


Из Википедии, свободной энциклопедии

Цинк , типичный металл, реагируя с соляной кислотой , типичный кислоты

Кислота представляет собой молекулу или ион , способной отдавать Hydron (протон или ион водорода Н + ), или, альтернативно, способную образовывать ковалентную связь с электронной паройкислоты Льюиса ).

Первая категория кислот доноры протонов или кислоты Бренстеда . В частном случае водных растворов , протонные доноры образуют ион гидроксония H 3 O + и известны как Аррениуса кислот . Бренстеда и Лоури обобщили теорию Аррениуса включать неводные растворители. Бренстед или Аррениус кислота , как правило , содержит атом водорода , связанный с химической структурой , которая все еще энергетически выгодной после потери H + .

Водный раствор Аррениус кислота имеет характерные свойства , которые обеспечивают практическое описание кислоты. Кислоты образуют водные растворы с кислым вкусом, может превратить синий лакмусовой красный, и реагируют с основаниями и некоторых металлов (например , кальция ) с образованием солей . Слово кислота является производным от латинского acidus / acēre означает кислый . Водный раствор кислоты имеет рН менее 7 и просторечие также упоминается как «кислота» (как в «растворяется в кислоте»), в то время как строгое определение относится только к растворенному веществу . Более низкое значение рН означает более высокую кислотность, и , следовательно , более высокую концентрацию положительных ионов водорода в растворе . Химические вещества или вещества , обладающие свойством кислоты, называются кислыми .

Общие водные кислоты включают соляную кислоту (раствор хлористого водорода , который находится в желудочной кислоты в желудке и активирует пищеварительные ферменты ), уксусную кислоту (уксус разбавленный водный раствор этой жидкости), серной кислоты (используется в автомобильных аккумуляторов ), и лимонная кислота (содержится в цитрусовых). Как показывают эти примеры, кислоты (в разговорном смысле) могут быть растворы или чистыми веществами, и могут быть получены из кислот (в строгом смысле этого слова) , которые являются твердыми веществами, жидкость или газов. Сильные кислоты и некоторые концентрированные слабые кислоты являются коррозионными , но есть исключения , такие как карбораны и борная кислота .

Вторая категория кислот являются кислотами Льюиса , которые образуют ковалентную связь с электронной парой. Пример является трифторидом боры (BF 3 ), чей атом боры имеет вакантные орбитали , который может образовывать ковалентную связь путем обмен неподеленной пары электронов на атоме в основании, например , атом азота в аммиаке (NH 3 ). Льюис считал это как обобщение определения Бренстед, так что кислота представляет собой химическое соединение , которое принимает электронные пары либо непосредственно или путем освобождения протонов (Н + ) в раствор, который затем принимать электронные пары. Тем не менее, хлористый водород, уксусную кислоту, а также большинство других Бренстеда-Лоури кислоты не могут образовывать ковалентную связь с электронной пары , и, следовательно , не кислоты Льюиса. С другой стороны , многие кислоты Льюиса не Аррениуса или Бренстеда-Лоури кислоты. В современной терминологии, кислота является неявной кислотой Бренстед , а не кислота Льюиса, так как химики почти всегда относятся к кислотам Льюиса в явном виде кислоты Льюиса .

Определения и понятия

Современные определения касаются основных химических реакций, общих для всех кислот.

Большинство кислот , с которыми сталкиваются в повседневной жизни, водные растворы , или могут быть растворены в воде, поэтому определения Аррениуса и Бренстеда-Лоури являются наиболее актуальными.

Определение Бренстеда-Лоури является наиболее широко используемым определением; если не указано иное, кислотно-основные реакции , как предполагается, включает передачу протона (Н + ) из кислоты до основания.

Ионы гидроксония представляют собой кислоты в соответствии со всеми тремя определениями. Несмотря на то, спирты и амины могут быть Бренстеда-Лоури кислоты, они могут также функционировать в качестве оснований Льюиса в связи с неподеленных пар электронов на их атомы кислорода и азота.

Аррениус кислота

Сванте Аррениуса

Шведский химик Сванте Аррениус отнести свойство кислотности до ионов водорода+ ) или протонов в 1884. Аррениус кислота представляет собой вещество , которое при добавлении к воде, увеличивает концентрацию H + ионов в воде. Обратите внимание , что химики часто пишут H + ( водн ) , и относятся к иону водорода при описании кислотно-основные реакции , но свободное ядро водорода, протон , не существует одна в воде, он существует в виде иона гидроксония, H 3 O + . Таким образом, Аррениус кислота также может быть описана как вещество , которое увеличивает концентрацию ионов гидроксонии при добавлении к воде. Примеры включают молекулярные вещества , такие как HCl и уксусную кислоту.

Аррениуса основание , с другой стороны, это вещество , которое увеличивает концентрацию гидроксида (ОН - ) ионы при растворении в воде. Это приводит к уменьшению концентрации гидроксония , поскольку ионы реагируют с образованием H 2 O молекулы:

Н 3 О +
(водно)
+ ОН -
(водно)
⇌ Н 2 О (л) + Н 2 О (л)

Из-за это равновесие, любое увеличение концентрации гидроксонии сопровождается снижением концентрации гидроксида. Таким образом, Аррениуса кислота также может быть назван тот, который уменьшает концентрацию гидроксида, в то время как основание Аррениуса увеличивает его.

В кислом растворе, концентрация ионов гидроксония больше , чем 10 -7 моль на литр. Поскольку рН определяется как отрицательный логарифм концентрации ионов гидроксония, кислые растворы , таким образом , имеют рН менее 7.

Бренстеда-Лоури кислоты

Уксусная кислота, СН3СООН, состоит из метильной группы, CH3, связанной химически с карбоксилатный группой, COOH.  Группа карбоновой кислоты может потерять протон и передать ее к молекуле воды, H20, оставив ацетат анион CH3COO- и создание гидроксония H3O катионов.  Это представляет собой равновесную реакцию, таким образом, обратный процесс также может иметь место.
Уксусная кислота , А слабая кислота , жертвует протон (ион водорода, выделен зеленым цвет) для воды в равновесной реакции с получением ацетата иона и гидроксонией иона. Красный: кислород, черный: углерод, белый: водород.

Хотя концепция Аррениуса полезна для описания многих реакций, также весьма ограничены в своей области. В 1923 году химики Брёнстед и Томас Мартин Лаури независимо признал , что кислотно-основные реакции включают перенос протона. Бренстеда-Лоури кислота (или просто кислота Бренстеда) представляет собой вид , который жертвует протон к основанию Бренстеда-Лоури. Бренстеда-Лоури теории кислотно-щелочное имеет ряд преимуществ по сравнению с теорией Аррениуса. Рассмотрим следующие реакции уксусной кислоты (СН 3 СООН), то органическую кислоту , которая дает уксус его характерный вкус:

СН
3
СООН
+Н
2
O
СН
3
COO -
+ Н
3
O +
СН
3
СООН
+NH
3
СН
3
COO -
+ NH +
4

Обе теории легко описывают первую реакцию: СН 3 СООН действует как кислота Аррениуса , так как он действует в качестве источника Н 3 O + при растворении в воде, и она действует как кислота Бренстеда, жертвуя протон в воду. Во втором примере СН 3 СООН претерпевает то же преобразование, в данном случае отдавать протон в аммиак (NH 3 ), но не относится к определению Аррениуса кислоты , потому что реакция не производит гидроксония. Тем не менее, СН 3 СООН является одновременно Аррениуса и кислоты Бренстеда-Лоури.

Теория Бренстеда-Лоури могут быть использованы для описания реакций молекулярных соединений в неводном растворе или в газовой фазе. Хлористый водород (HCl) и аммиак объединить в соответствии с различными условиями для образования хлорида аммония , NH 4 Cl. В водном растворе HCl , ведет себя как соляная кислота , и существует в виде ионов гидроксония и хлорид. Следующие реакции иллюстрируют ограничение определения Аррениуса:

  1. Н 3 О +
    (водно)
    + Cl- -
    (водно)
    + NH 3 → Cl -
    (водно)
    + NH +
    4
    (водно) + Н 2 О
  2. HCl (бензол) + NH 3 (бензол) → NH 4 Cl (ы)
  3. HCl (г) + NH 3 (г) → NH 4 Cl (ы)

Как и в случае уксусной кислоты реакций, оба определения работают для первого примера, где вода представляет собой ион растворителя и гидроксонии образуется растворенным веществом HCl. Следующие две реакции не связаны с образованием ионов , но до сих пор реакции переноса протона. Во втором хлористого водорода и реакцию аммиака (растворенного в бензоле ) взаимодействуют с образованием твердого хлорида аммония в бензольном растворителе и в третьей газообразной HCl и NH 3 объединены с образованием твердого вещества.

кислоты Льюиса

Третий, лишь незначительно связаны концепция была предложена в 1923 году Гилберт Н. Льюис , который включает в себя реакцию с кислотно-основными характеристиками , которые не связаны с перенос протона. Кислота Льюиса представляет собой вид , который принимает пару электронов из другого вида; другими словами, это электронная пара акцептор. Бренстеда кислотно-основные реакции протонов в то время как реакции переноса Льюиса кислотно-основные реакции электрон переходит пары. Многие кислоты Льюиса не Бренстеда-Лоури кислоты. Контраст , как следующие реакции описаны в терминах кислотно-щелочной химии:

LewisAcid.png

В первой реакции а фторид - ион , F - , отдает собой электронную пару , чтобы трифторид бора с образованием продукта тетрафторбората . Фторид «проигрывает» пару валентных электронов , так как электроны совместно используемые в B-F связи расположены в области пространства между двумя атомных ядер , и, следовательно , более удаленных от ядра фторида , чем они находятся в неподеленной фторид - иона. BF 3 представляет собой кислоту Льюиса , поскольку он принимает пару электронов из фторида. Эта реакция не может быть описана в терминах теории Бренстеда , потому что нет переноса протона. Вторая реакция может быть описана с использованием либо теории. Протон передаются от неустановленного Бренстед кислоты до аммиака, в основании Бренстед; в качестве альтернативы, аммиак действует в качестве основания Льюиса и передает одну пару электронов, образуя связь с ионом водорода. Вид , который получает электронную пару является кислотой Льюиса; например, атом кислорода в Н 3 О + получает пару электронов , когда один из Н-O связей нарушаются , и электроны разделяют в связи становится локализовано на кислороде. В зависимости от контекста, кислоты Льюиса могут также быть описаны как окислитель или электрофильные . Органические кислоты Бренстеда, такие как уксусная, лимонная, или щавелевой кислоты, не являются кислоты Льюиса. Они диссоциируют в воде с образованием кислоты Льюиса, H + , но в то же время также дают равное количество основания Льюиса (ацетат, цитрат, оксалат или, соответственно, для кислот упоминались). Немногие, если таковые имеются, из кислот , описанных в следующих представляют собой кислоты Льюиса.

Разобщенность и равновесие

Реакции кислот часто обобщены в виде HA ⇌ H + + A - , где HA представляет кислоту и А - представляет собой сопр женное основание . Эту реакцию называют протолиза . Протонированная форму (ГК) из кислоты также иногда называют свободную кислотой .

Кислотно-основные сопряженные пары отличаются один протон, и может быть с помощью друг в друга добавления или удаления протона ( протонирования и депротонирования , соответственно). Обратите внимание , что кислота может быть заряженные разновидности и конъюгат основание может быть нейтральным в этом случае обобщенная схема реакции может быть записана в виде HA + ⇌ H + + А. В растворе существует равновесие между кислотой и сопряженного с ней основания. Константа равновесия К является выражением равновесных концентраций молекул или ионов в растворе. Кронштейны указывают концентрацию, такие , что [Н 2 О] означает концентрацию H 2 O . Кислоты константа диссоциации К обычно используется в контексте кислотно-основных реакций. Численное значение K а равно произведение концентраций продуктов , поделенных на концентрации реагентов, где реагент является кислота (ГК) и продукты сопряженного основания и Н + .

Сильнее из двух кислот будет иметь более высокий K а , чем слабее кислота; отношение ионов водорода к кислоте будет выше для более сильной кислоты , как более сильная кислота имеет большую тенденцию к потере ее протона. Поскольку диапазон возможных значений для K а охватывает много порядков, более управляемый постоянная, р К чаще используются, где р К = -log 10 К . Более сильные кислоты имеют меньший р К а , чем слабые кислоты. Экспериментально определены р К при 25 ° C в водном растворе часто цитируются в учебниках и справочных материалов.

Номенклатура

В классической системе имен, кислоты названы в соответствии с их анионов . Этот ионный суффикс удаляется и заменяется новым суффиксом (а иногда префикс), в соответствии с приведенной ниже таблицей. Так , например, HCl , имеет хлорид в качестве своего аниона, так что -ide суффикс делает его принимают вид соляной кислоты . В IUPAC системы именования, «водный» просто добавляется к имени ионного соединения. Таким образом, для хлористого водорода, название ИЮПАК будет водным раствором хлористого водорода. Приставка «гидро» добавляется только если кислота состоит из водорода и только один другой элемент.

Классическая система именования:

приставка Анион суффикс Анион приставка кислота суффикс кислота пример
в съел в IC кислота хлорная кислота (HClO 4 )
съел IC кислота хлорная кислота (HClO 3 )
жет АЯ кислота хлористая кислота (HClO 2 )
гипосульфит жет гипосульфит АЯ кислота хлорноватистой кислоты (HClO)
язь гидро IC кислота соляная кислота (HCl) ,

Acid прочность

Сила кислоты относится к его способности или тенденции потерять протон. Сильная кислота представляет собой тот , который полностью диссоциирует в воде; Другими словами, один моль сильной кислоты HA растворяется в воде , получа один моль H + и один моль сопряженного основания, A - , и ни один из HA протонированной кислоты. В противоположности этому , слабая кислота лишь частично диссоциирует и при равновесии как кислота и сопряженное основание находится в растворе. Примеры сильных кислот являются соляная кислота (HCl), иодистоводородна кислота (HI), бромистоводородна кислота (HBr), хлорная кислота (HClO 4 ), азотная кислота (HNO 3 ) и серная кислота (H 2 SO 4 ). В воде каждого из них , по существу ионизирует 100%. Сильнее кислота, тем более легко он теряет протон, H + . Два ключевых фактора , которые способствуют легкости депротонирования являются полярность Н-связи , и размер атома А, который определяет силу Н-связь. Кислотные силы также часто рассматривается с точки зрения устойчивости сопряженной базы.

Более сильные кислоты имеют больший K A и более отрицательный р К а , чем слабые кислоты.

Сульфоновые кислоты, которые являются органическими оксикислотами, представляют собой класс сильных кислот. Типичным примером является толуолсульфокислоты (tosylic кислота). В отличие от самой серной кислоты, сульфоновые кислоты могут быть твердыми веществами. В самом деле, из полистирола , функционализированный в полистиролсульфонат представляет собой твердый сильнокислый пластик , который является фильтрованию.

Сверхкислоты представляют собой кислоты сильнее , чем 100% -ной серной кислоты. Примерами являются суперкислотах гексафтороантимонат водорода , волшебная кислота и хлорная кислота . Сверхкислоты могут постоянно протонировании воды , чтобы дать ионную, кристаллическую гидроксонию «соль». Они также могут количественно стабилизировать карбокатионы .

В то время как K A измеряет силу кислотного соединения, сила водного раствора кислоты измеряют рН, который является показателем концентрации гидроксонии в растворе. РН простого раствора кислотного соединения в воде определяется разбавления соединения и соединения , в K с .

Химические характеристики

одноосновная кислота

Одноосновная кислота, также известная как одноосновные кислоты, являются теми кислотами, которые способны пожертвовать один протон на молекулу в процессе диссоциации (иногда называемая ионизацией) , как показано ниже (символизируемой HA):

HA (водный раствор) + Н 2 О (л) ⇌ Н 3 О +
(водно)
+ А -
(водно)
        К

Типичные примеры одноосновных кислот в минеральных кислотах включают соляную кислоту (HCl) и азотную кислоту (HNO 3 ). С другой стороны, для органических кислот термин , главным образом , указывает на присутствие одной карбоновой кислоты , группы , а иногда эти кислоты известны как монокарбоновой кислоты. Примеры в органических кислот включают муравьиную кислоту (НСООН), уксусную кислоту (СН 3 СООН) и бензойной кислоты6 Н 5 СООН).

полипротонные кислоты

Полипротонные кислоты, также известные как многоосновных кислот, способны пожертвовать более одного протона кислоты каждой молекулы, в отличие от одноосновной кислоты, которые только жертвует один протон на молекулу. Конкретные типы полипротонных кислот имеют более конкретные названия, такие как двухосновные (или двухосновный) кислота (два потенциальные протонов пожертвовать), и triprotic (или) трехосновные кислоты (три потенциальных протонов пожертвовать).

Двухосновная кислота (здесь символизирует H 2 A) может пройти один или два диссоциации в зависимости от рНа. Каждая диссоциация имеет свою собственную константу диссоциации, K a1 и K a2 .

Н 2 (водный раствор) + Н 2 О (л) ⇌ Н 3 О +
(водно)
+ НА -
(водно)
      К а1
HA -
(водно)
+ Н 2 О (л) ⇌ Н 3 О +
(водно)
+ А 2-
(водно)
      К а2

Первая константа диссоциации , как правило , больше , чем второй; т.е. K a1 > K a2 . Так , например, серная кислота (H 2 SO 4 ) может пожертвовать один протон с образованием бисульфата - аниона (HSO -
4
), для которых К а1 очень велико; то он может пожертвовать второй протон с образованием сульфата аниона (SO 2-
4
), отличающееся тем , что К а2 является промежуточной прочностью. Большой К а1 для первой диссоциации серной делает сильную кислоту. Аналогичным образом, слабая нестабильная угольная кислота 2 СО 3 ) может потерять один протон с образованием бикарбоната аниона (HCO -
3
)
и теряет второй с образованием карбоната аниона (CO 2-
3
). Оба K а значения малы, но K a1 > K a2 .

Triprotic кислоты (Н 3 А) может пройти один, два или три диссоциациями и имеет три константы диссоциации, где К а1 > К а2 > К а3 .

Н 3 (водный раствор) + Н 2 О (л) ⇌ Н 3 О +
(водно)
+ Н 2 -
(водно)
        К а1
Н 2 -
(водно)
+ Н 2 О (л) ⇌ Н 3 О +
(водно)
+ НА 2-
(водно)
      К а2
HA 2-
(водный раствор)
+ Н 2 О (л) ⇌ Н 3 О +
(водно)
+ А 3-
(водно)
        К а3

Неорганическое примером triprotic кислоты является ортофосфорная кислота (Н 3 РО 4 ), как правило , просто называют фосфорной кислоты . Все три протонов могут быть последовательно потеряли с получением H 2 PO -
4
, а затем HPO 2-
4
, и , наконец , РО 3-
4
, ортофосфат - ион, как правило , только называется фосфатом . Несмотря на то, что позиции трех протонов на исходной молекуле фосфорной кислоты эквивалентны, последовательные K а значения отличаются , так как энергетически менее выгодно потерять протон , если сопряженное основание более отрицательно заряженный. Органический пример triprotic кислоты является лимонной кислотой , которая может последовательно потерять три протона , чтобы окончательно сформировать цитрат - ион.

Несмотря на то последующая потеря каждого иона водорода менее благоприятна, все из сопряженных оснований присутствуют в растворе. Фракционная концентрация, α (альфа), для каждого вида может быть вычислена. Например, общая двухосновная кислота будет генерировать 3 вида в растворе: H 2 A, HA - и А 2- . Фракционные концентрации могут быть вычислены как показано ниже , когда дано либо рН (который может быть превращен в [H + ]) или концентрации кислоты со всеми его сопряженными основаниями:

Участок этих дробных концентраций от рН, при заданном K 1 и K 2 , известен как сюжет Бьеррума . Шаблон наблюдается в приведенных выше уравнениях и может быть расширен до общего п -protic кислоты , которая была депротонированной я -кратный:

где К 0 = 1 , а остальные K-термины являются константы диссоциации для кислоты.

нейтрализация

Соляная кислотахимическом стакане ) в реакцию с аммиаком парами для получения хлорида аммония (белый дым).

Нейтрализация является реакция между кислотой и основанием, образуя соль и нейтрализованный базу; например, соляная кислота и гидроксид натрия формы хлорид натрия и вода:

HCl (водный раствор) + NaOH (водно) → Н 2 О (л) + NaCl (водно)

Нейтрализация является основой титрования , где показатель рН показывает точки эквивалентности , когда эквивалентное число молей основани , которые были добавлены к кислоте. Это часто ошибочно полагают , что должно привести к нейтрализации в растворе с рН 7,0, который является только случай с аналогичными кислот и щелочей сильные в ходе реакции.

Нейтрализация с основанием слабее , чем кислоты приводит в слабокислой соли. Примером является слабокислой хлорид аммония , который получают из сильной кислоты хлористого водорода и слабого основания аммиака . С другой стороны , нейтрализации слабой кислоты с сильным основанием дает слабо основную соль, например , фторид натрия из фтористого водорода и гидроксида натрия .

Слабое кислотно-щелочное равновесие слабого

Для того , чтобы протонированной кислоты потерять протон, рН системы должны подняться над р К а кислоты. Снижение концентрации Н + в этом щелочном растворе сдвигает равновесие в сторону сопряженной форме основания (депротонированной формы кислоты). В (более кислых растворах) более низкого рН, существует достаточно высока Н + концентрация в растворе , чтобы вызвать кислоту , чтобы оставаться в протонированной форме.

Растворы слабых кислот и солей их сопряженных оснований образуют буферные растворы .

титрование

Для того, чтобы определить концентрацию кислоты в водном растворе, кислотно-основное титрование обычно выполняется. Сильное основание раствор с известной концентрацией, как правило, NaOH или КОН, добавляют для нейтрализации кислотного раствора в соответствии с изменением цвета индикатора с количеством добавленного основания. Кривая титрования кислоты титруют основанием имеет две оси, с объемом базовой на оси х и значение рН продукта позволяет на оси у. РН раствора всегда идет вверх, как основание добавляют к раствору.

Пример: двухосновная кислота

Это идеальная кривая титрования для аланина , A двухосновной аминокислотой. Точка 2 является первой эквивалентной точкой , где количество NaOH добавляет равно количество аланина в исходном растворе.

Для каждой кривой титрования двухосновной кислоты, слева направо, есть две средние точки, две точки эквивалентности, и две области буфера.

точки эквивалентности

Из - за последовательные процессы диссоциации, существует две точек эквивалентности в кривом титровании протона кислоты. Первая точка эквивалентности происходит , когда все первые ионы водорода из первой ионизации титрует. Другими слова, количество ОН - добавляет равно исходное количество H 2 A в первой точке эквивалентности. Вторая точка эквивалентности происходит , когда все ионы водорода титрует. Таким образом, количество ОН - добавляет равно в два раза больше H 2 А в это время. Для слабой кислоты титруемой двухосновной сильным основанием, вторая точка эквивалентности должно происходить при рН выше 7 за счет гидролиза приведенных солей в растворе. В любой точке эквивалентности, добавив каплю базы вызовет крутой подъем значения рН в системе.

Буферные регионы и средние точки

Титрование кривая для протона кислоты содержит две средние точки , где рН = рК . Так как существует два различных K а значения, первая середина происходит при рН = рК а1 , а второе происходит при рН = рК а2 . Каждый сегмент кривой , которая содержит среднюю точку в его центре, называется областью буфера. Поскольку буфер области состоит из кислоты и сопряженного с ней основания, он может противостоять изменениям рН , когда основание не добавляется до следующих эквивалентных точек.

Применение кислот

Кислоты существуют повсеместно в нашей жизни. Есть и многочисленные виды соединений природных кислот с биологическими функциями и массивными синтезированными кислотами, которые используются во многих отношениях.

В промышленности

Кислоты являются основными реагентами в лечении практически все процессы , происходящие в современной промышленности. Серная кислота, двухосновной кислоты, является наиболее широко используемой кислоты в промышленности, которая также является наиболее производства промышленного химиката в мире. Он в основном используется в производстве удобрений, моющих средств, аккумуляторы и красители, а также используется в обработке многих продуктов , таких как удаление примесей. По данным статистики в 2011 году годовой объем производства серной кислоты составил около 200 миллионов тонн в мире. Так , например, фосфатные минералы вступают в реакцию с серной кислотой с образованием фосфорной кислоты для производства фосфорных удобрений, а также цинка получают путем растворения оксида цинка в серной кислоте, очистки раствора и электролиз.

В химической промышленности, кислоты реагируют в реакциях нейтрализации с получением соли. Так , например, азотная кислота реагирует с аммиаком с получением нитрата аммония , удобрение. Кроме того, карбоновые кислоты могут быть этерифицированы с спиртами, для получения сложных эфиров .

Кислоты часто используется для удаления ржавчины и коррозии другой из металлов в процессе , известном как травление . Они могут быть использованы в качестве электролита в батарее влажной клетки , такие , как серная кислота в батарее автомобиля .

В еде

Газированная вода (Н 2 СО 3 водный раствор) является одним из основных ингредиентов , перечисленных ингредиент лист банкой Coca-Cola.

Винная кислота является важным компонентом некоторых часто используемых продуктов , таких как несозревших манго и тамаринда. Натуральные фрукты и овощи также содержат кислоты. Лимонная кислота присутствует в апельсинах, лимона и других цитрусовых фруктов. Щавелевая кислота присутствует в томатах, шпинат, и особенно в карамбола и ревень ; ревень листья и незрелые carambolas токсичны из - за высокой концентрации щавелевой кислоты. Аскорбиновая кислота (витамин С) является одним из важнейших витаминов для организма человека и присутствуют в таких продуктах , как ЗБОД ( индийский крыжовник ), лимон, цитрусовые, и гуава.

Многие кислоты можно найти в различных видах пищевых продуктов в качестве добавок, так как они изменяют свой вкус и служить в качестве консервантов. Фосфорная кислота , например, является одним из компонентов колы напитков. Уксусная кислота используется в день за днем жизни , как уксус. Лимонная кислота используются в качестве консерванта в соусах и маринадах.

Углекислота является одним из наиболее распространенной добавки кислоты , который широко добавляет в безалкогольных напитках с, такими как Coca-Cola . Во время процесса производства безалкогольных напитков, СО 2 , как правило , под давлением , чтобы растворить в этих напитках , чтобы генерировать угольную кислоту. Углекислота очень неустойчива и имеет тенденцию к разложению в воду и СО 2 при нормальной температуре и давлении. Поэтому, когда мы открываем бутылку или банки этих видов безалкогольных напитков, CO 2 пузырьки выходят , и , таким образом , мы считаем , «искрой».

Некоторые кислоты используются в качестве лекарственных средств. Ацетилсалициловая кислота (аспирин) используют как обезболивающие и снижение лихорадки.

В человеческих тел

Кислоты играют важную роль в человеческом организме. Присутствует соляной кислоты в желудке улучшает пищеварение за счет разрушения больших и сложных молекул пищи. Аминокислоты необходимы для синтеза белков, необходимых для роста и восстановления тканей организма. Жирные кислоты также необходимы для роста и восстановления тканей организма. Нуклеиновые кислоты имеют важное значение для производства ДНК и РНК и передачи признаков потомству через гены. Углекислота имеет важное значение для поддержания рН равновесия в организме.

Человеческие тела содержат множество органических и неорганических соединений, среди этих дикарбоновых кислот играют важную роль во многих биологических поведения. Многие из этих кислот являются аминокислотами , которые в основном служат в качестве материалов для синтеза белков. Другие слабые кислоты служат в качестве буферов с их сопряженных основаниями , чтобы держать рН тела от прохождения широкомасштабных изменений , которые были бы вредны для клеток. Остальные дикарбоновых кислот также участвуют в синтезе различных биологически важных соединений в человеческих телах.

Кислотный катализ

Кислоты используют в качестве катализаторов в промышленных и органической химии; например, серная кислота используется в очень больших количествах в алкилировани процесса для производства бензина. Некоторые кислоты, такие как серная, фосфорная, и соляная кислота, также эффект дегидратации и конденсация реакции . В биохимии, многие ферменты используют катализ кислоты.

Биологическое появление

Базовая структура аминокислоты .

Многие биологически важные молекулы кислоты. Нуклеиновые кислоты , которые содержат кислые фосфатные группы , включают в себя ДНК и РНК . Нуклеиновые кислоты содержат генетический код , который определяет многие из характеристик организма, и передается от родителей к потомству. ДНК содержит химический план для синтеза белков , которые состоят из аминокислотных субъединиц. Клеточные мембраны содержат жирные кислоты , сложные эфиры , такие как фосфолипиды .

Α-аминокислоты , имеет центральный углерод (альфа или альфа - углерода ) , который ковалентно связан с карбоксильной группой (таким образом , они являются карбоновые кислоты ), с амино - группы, атома водорода и группы переменных. Переменная группа, которая также называется R группа или боковой цепи, определяет идентичность и многие из свойств конкретной аминокислоты. В глицине , самая простая аминокислота, то R группа представляет собой атом водорода, но и во всех других аминокислотах , она является содержит один или более атомы углерода , связанные с водородами, и могут содержать другие элементы , такие как серу, кислород или азот. За исключением глицина, встречающиеся в природе аминокислоты представляют собой хиральные и почти всегда возникают в L - конфигурации . Пептидогликане , найдено в некоторых бактериальных клеточных стенках содержат некоторые D - аминокислоту. При физиологическом рН, как правило , около 7, свободные аминокислоты в заряженном виде, где кислотная карбоксильная группа (-СООН) теряет протон (-СОО существуют - ) и основную группу амина (-NH 2 ) получает протон (-NH +
3
). Вся молекула имеет чистый нейтральный заряд и является цвиттерионом , за исключением аминокислот с основными или кислотными боковыми цепями. Аспарагиновая кислота , например, обладает одним протонированным амином и две карбоксильных групп депротонируют, за суммарный заряд -1 при физиологическом рНе.

Жирные кислоты и производные жирных кислот представляют собой другую группу карбоновых кислот , которые играют важную роль в биологии. Они содержат длинные углеводородные цепи и группу карбоновой кислоты , на одном конце. Клеточная мембрана почти всех организмов, в первую очередь состоит из фосфолипидный бислой , в мицеллы эфиров гидрофобных жирных кислот с полярными, гидрофильные фосфатные «головки» групп. Мембраны содержать дополнительные компоненты, некоторые из которых могут участвовать в кислотно-основных реакций.

В организме человека и многих других животных, хлористоводородная кислота является частью желудочной кислоты , выделяемой в желудке , чтобы помочь гидролизует белки и полисахариды , а также превращение неактивного про-фермента, пепсиногена в фермент , пепсин . Некоторые организмы вырабатывают кислоты для защиты; например, муравьи производят муравьиную кислоту .

Кислотно-основное равновесие играет критическую роль в регуляции у млекопитающих дыхания. Кислород газа (O 2 ) приводит в клеточное дыхание , процесс , посредством которого животные освободить химическую потенциальную энергию , хранящуюся в пищевых продуктах, производя углекислый газ (CO 2 ) в качестве побочного продукта. Кислород и углекислый газ обменены в легкие , и организм реагирует на изменение спроса на энергию, регулируя скорость вентиляции . Так , например, в периоды напряжения организм быстро разрушает хранимые углеводы и жир, выпуская CO 2 в поток крови. В водных растворах , таких как кровь CO 2 существует в равновесии с углекислотой и бикарбоната иона.

СО 2 + Н 2 O ⇌ Н 2 СО 3 ⇌ H + + HCO -
3

Это снижение рН , что сигнализирует мозгу дышать быстрее и глубже, вытесняя избыток СО 2 и пополнение запасов клеток с O 2 .

Аспирин (ацетилсалициловая кислота) представляет собой карбоновую кислоту .

Клеточные мембраны , как правило , непроницаемы для заряженных или больших, полярных молекул из-за липофильные жирные ацильные цепях , содержащих их внутреннюю часть . Многие биологически важные молекулы, в том числе ряда фармацевтических агентов, являются органическими слабыми кислотами , которые могут пересекать мембрану в их протонированной, незаряженной форме , но не в их заряженной форме (т.е. в качестве сопряженного основания). По этой причине активность многих лекарственных средств может быть повышена или ингибируется применение антацидов или кислой пищи. Заряженная форма, однако, часто более растворимы в крови и цитозоле , как водных средах. Когда внеклеточная среда является более кислой , чем нейтральный рН внутри клетки, некоторые кислоты будут существовать в их нейтральной форме , и будет мембраны растворимы, позволяя им пересечь фосфолипидный бислой. Кислоты , которые теряют протон при внутриклеточного рН будет существовать в их растворимой форме, заряженной и, таким образом , способны диффундировать через цитозоль к своей цели. Ибупрофен , аспирин и пенициллин являются примерами лекарств , которые являются слабыми кислотами.

Общие кислоты

Минеральные кислоты (неорганические кислоты)

сульфокислоты

Сульфокислоты имеют общую формулу RS (= O) 2 -OH, где R представляет собой органический радикал.

Карбоновые кислоты

Карбоновая кислота имеет общую формулу RC (O) OH, где R представляет собой органический радикал. Карбоксильная группа -С (O) ОН содержит карбонильную группу, C = O, и гидроксильную группу, ОН.

Галогенированные карбоновые кислоты

Галогенирование в альфа - положении увеличивает силу кислоты, так что следующие кислоты все сильнее уксусной кислоты.

Виниловые карбоновые кислоты

Нормальные карбоновые кислоты являются прямым объединением карбонильной группы и гидроксильной группы. В винилогенных карбоновых кислотах, углерод-углеродная двойная связь отделяет карбонильные и гидроксильные группы.

Нуклеиновые кислоты

Рекомендации

внешняя ссылка