Урок химии "Кислоты"

Что такое кислоты?

Учебник химии позволяет нам определить, что кислоты – это сложные вещества, молекулы которых состоят из ионов водорода Н⁺ и анионов кислотного остатка: HCl ; H₂ SO₄; H ₃PO₄; H₂S ; HNO₃; CH₃COOH и т.д.

Мы также выяснили, что кислоты бывают жидкими – азотная, серная; твердыми, растворимыми в воде, – фосфорная, лимонная; или представляют собой растворы газообразных веществ – соляная, сероводородная.

Кислоты делятся: по содержанию кислорода – на кислородсодержащие, (серная кислота – H₂SO ₄) и бескислородные (соляная кислота – HCl); по числу атомов водорода – на одноосновные (азотная кислота – HNO₃); двухосновные (серная кислота – H ₂SO₄); трех– и многоосновные (фосфорная кислота – H₃PO ₄); по происхождению – на неорганические (минеральные) и органические.

Мы выяснили, что растворы большинства кислот имеют кислый вкус (пробовали на вкус лимоны, яблоки, мандарины, кисломолочные продукты) и окрашивают индикатор лакмус в красный цвет (проводили испытание действия минеральных кислот, а также соков ягод, плодов, и кисломолочных продуктов на индикаторы).

Индикаторы (“указатели”) – это вещества, изменяющие свой цвет в растворах кислот и щелочей.

Немного истории

Самой первой кислотой, которую научился получать и использовать человек, была, видимо, уксусная кислота – CH₃ COOH. Это и понятно: с древнейших времен люди разводили виноград и запасали впрок виноградный сок. Из виноградного сока люди получали вино. Иногда вино скисало и превращалось в уксус, который впоследствии стали использовать в лекарственных целях и как приправу к пище.

С серной кислотой – H₂ SO₄ люди познакомились значительно позднее, примерно в X веке. Честь её открытия приписывается персидскому химику Абубекеру-аль-Рези. По крайней мере серную кислоту человек знает около 1000 лет.

Соляная и азотная кислоты были выделены и определены химиками примерно в XIV веке. Соляную кислоту вначале называли соляным спиртом, а азотную кислоту – селитряной водкой.

Однажды английский химик Роберт Бойль, изучая свойства соляной кислоты, случайно пролил ее. Кислота попала на сине-фиолетовые лепестки фиалок. Спустя некоторое время лепестки стали ярко-красными. Так были открыты индикаторы.

На уроке мы с учащимися повторили опыт Роберта Бойля: для опыта мы использовали соцветия комнатной фиалки – сенполии и убедились, что буквально через 5 минут после действия паров соляной кислоты на соцветия лепестки фиалки окрасились в розово-красный цвет.

Индикаторы помогли открыть Р.Бойлю новую кислоту – фосфорную Н₃РО₄.

К середине XVIII века шведскому химику Карлу Шееле удалось выделить несколько новых кислот из корней и листьев различных растений, которым он дал названия в зависимости от вида растений: лимонная, яблочная, щавелевая и т.д.

За три года до смерти К.Шееле синтезировал в чистом виде еще одну кислоту – синильную HCN. И хотя это один из сильнейших ядов, он описал ее запах и даже попробовал на вкус! Конечно, это не могло пройти бесследно: К.Шееле умер в возрасте всего 44 лет.

Следующую кислоту – угольную H ₂CO₃ получил впервые в конце

XVIII в. Джозеф Пристли, английский химик и священник. Для этого он растворял в воде углекислый газ, открытый еще в 1756 г Джозефом Блеком. Раствор углекислого газа в воде назвали содовой водой, а так как она получила широкое применение в качестве напитка, за это открытие Джозефа Пристли наградили золотой медалью

Таким образом, к концу XVIII века химики знали уже больше десятка кислот.

К кислотам в то время относили вещества, растворы которых имели кислый вкус и окрашивали раствор лакмуса в красный цвет.

Однако, при дальнейшем изучении кислот оказалось, что среди них есть не только кислые, но и горькие (пикриновая кислота), и сладкие (салициловая) и безвкусные (стеариновая). Но это химиков уже не смущало: теперь они классифицировали вещества не по вкусовым ощущениям, а по результатам химического анализа и по химическим свойствам.

Кислоты вокруг нас

1) Кислоты в природе.

Практически, с кислотами нам приходится сталкиваться ежедневно. Кислоты содержатся в пищевых продуктах, в организмах животных, в растениях, в организме человека, в дождевой воде. Дождевая вода лишь на первый взгляд кажется чистой. На самом деле в ней растворено немало веществ, в т. ч. кислот: угольной, азотной и иногда даже серной.

Азотная кислота образуется при взаимодействии с дождевой водой диоксида азота, образующегося в результате грозовых разрядов. Ежегодно с дождями на землю выпадает примерно 100 млн. тонн азотной кислоты.

Угольная кислота образуется при растворении в дождевой воде углекислого газа, образующегося в огромных количествах при окислении органических веществ и сгорании топлива

Для справки: в конце 80-х годов ХХ столетия все химические заводы США выпускали в год всего 7 – 8 млн. тонн азотной кислоты.

Сернистый газ, образовавшийся при извержении вулканов и сгорании топлива, окисляясь на воздухе и взаимодействуя с парами воды, дает серную кислоту

Так что чистота дождевой воды (и снеговой тоже) весьма относительна.

Необычайной красоты кислотное озеро спрятано на 170 метровой глубине в одном из трех кратеров 3-х километрового хребта вулкана Малый Семячик. Озеро шириной 500 м. и глубиной 140 м. состоит из прогретого до 40 градусов раствора серной и соляной кислоты средней концентрации

Но не только в дождевой воде есть кислоты. Если летом присесть вблизи муравейника, то надолго запомнятся жгучие укусы его обитателей. Муравьи рода Formica используют различные кислоты как средство общения друг с другом, точно так же, как многие общественные насекомые. Муравьиная кислота НСООН, выделяемая муравьями в момент опасности, служит сигналом для всех остальных особей этого вида и является средством защиты при нападении хищников. Благодаря этой кислоте муравьи имеют не так уж много врагов. Ядовитая железа, например, рыжего муравья содержит до 70 % этой кислоты. Однако, некоторые крупные млекопитающие используют эту кислоту в своих целях. Так, медведи после зимней спячки избавляются от паразитов, ложась на муравейник. Муравьи, кусая его, впрыскивают муравьиную кислоту, от которой и погибают паразиты.

Вообще “химическое оружие” используется в природе очень широко.

Муравьиной кислотой жжется крапива, некоторые гусеницы.

Тропический паук педипальпида, спасаясь от своих врагов, стреляет в них струйкой жидкости, состоящей на 84% из уксусной кислоты.

Некоторые жуки выстреливают парами серной кислоты; плоские тысяченожки используют яд пострашнее – пары синильной кислоты.

Слюнные железы некоторых хищных брюхоногих моллюсков, питающихся другими моллюсками, содержат свободную 2-4 %-ную серную кислоту, облегчающую им добывание пищи.

Лишайники выделяют кислоты, называемые лишайниковыми, которые разрушают горные породы.

В мухоморах в качестве токсина содержится иботеновая кислота.

Это вещество так ядовито, что мухомору незачем прятаться.

Однако лоси жуют мухоморы и не погибают от этого. Скорее – наоборот: мухоморами они лечат какие-то свои “хвори”.

Современным ботаникам известно более 800 видов растений, вырабатывающих синильную кислоту и использующих ее как оружие межвидовой борьбы. Многие растения выделяют ванилиновую, феруленовую, оксибензойную, фумаровую и другие кислоты, угнетая ими другие виды растений. Зарегистрированы даже случаи самоотравления растений.

Молочная кислота является промежуточным продуктом обмена веществ у теплокровных животных. Запах этой кислоты улавливается кровососущими насекомыми, в частности комарами, на значительном расстоянии. Это позволяет насекомым находить свою жертву.

2) Кислоты в организме человека.

Немало кислот и в организме человека:

Ряд кислот, играющих важную роль в организме человека, являются витаминами.

Аминокислоты, соединяясь друг с другом в самых причудливых сочетаниях, образуют великое множество белков. А из них, в свою очередь, строятся почти все ткани нашего организма.

Соляная кислота, содержащаяся в желудочном соке, выполняет немало важных функций:

• 0,5 % - ная соляная кислота в желудке создает условия для действия ферментов, расщепляющих белки.
• Убивает большую часть бактерий, попадающих в желудок вместе с пищей, например, холерный вибрион погибает в 0,5 % - ном растворе соляной кислоты. Кстати, эпидемии холеры возникают только летом, когда из-за жары человек употребляет много воды и кислотность желудочного сока уменьшается.

Интересно отметить, что у птиц, питающихся падалью, кислотность желудочного сока огромна и это помогает им расправляться с теми миллиардами микробов, которые буквально кишат в падали.

В народе давно осознали зависимость состояния здоровья от содержания кислоты в желудке. Не случайно кислый квас и кисломолочные продукты издавна занимали почетное место в рационе многих народов.

Отмечен и следующий факт: если воспалительные процессы в желудке больного человека текут на фоне повышенной кислотности, раковых

поражений, как правило, не бывает. Так что, состояние нашего здоровья в значительной степени связано с деятельностью кислот в организме.

Во время продолжительной физической нагрузки в мышцах накапливается большое количество молочной кислоты. Именно поэтому у человека возникает чувство усталости, утомления.

3) Кислоты в наших продуктах.

Много кислот в нашей пище: фрукты, овощи, молочные продукты, соусы, приправы, лекарства ежедневно поставляют нам целый букет кислот:

яблочную, лимонную, молочную, кофейную и другие. Даже синильная

кислота, которая считается сильнейшим ядом, знакома каждому, кто разбивал косточки слив, вишен или миндаля и лакомился их ядрышками.

Молочная кислота образуется также при молочнокислом брожении( скисании молока, квашении капусты и др.). К кисломолочным продуктам относится творог, сметана, простокваша, кефир, ряженка, ацидофилин и др. Кисломолочные продукты вырабатываются из цельного молока или его производных (сливок, обезжиренного молока и сыворотки) сквашиванием самоквасом или заквасками.

Натуральная лимонная кислота содержится в лимоне, мандаринах, клюкве и других ягодах. Она используется при изготовлении кондитерских изделий, компотов, безалкогольных напитков.

Яблочная кислота впервые выделена К.Шееле в 1785 г из незрелых яблок. Ею богаты плоды рябины, барбариса, малины, яблони и других растений. Применяется при изготовлении фруктовых вод и кондитерских изделий.

Аскорбиновая кислота, витамин С, противоцинготный витамин. Ею богаты смородина, цветная капуста, укроп и другие листовые овощи, плоды и ягоды. Особенно много аскорбиновой кислоты содержится в плодах шиповника, незрелого грецкого ореха (до 10 – 12 % сухой массы).

Даже синильная кислота (сильнейший яд) знакома каждому, кто лакомился ядрышками косточек слив, вишен или миндаля. Количество ее мизерно, но ощутить вкус и запах можно. Так что ядрышками увлекаться не следует, особенно если они взяты из недозрелых плодов или прошлогодних компотов.

4) Представители кислот.

H₂SO ₄ - серная кислота тяжелая маслянистая жидкость, сильный окислитель, электролит. Издавна её называют “матерью всех кислот”.

Алхимикам удалось получить серную кислоту еще в X веке при прокаливании солей - сульфатов (купоросов).

Отсюда произошло историческое название серной кислоты – купоросное масло.

Серная кислота очень широко используется при проведении различных химических производств, поэтому ее часто называют “хлебом химической промышленности”.

HNO₃ – азотная кислота – Бесцветная летучая жидкость с резким запахом, дымит на воздухе, сильный окислитель. Азотная кислота применяется для производства взрывчатых веществ, красителей, лаков, лекарств, полимеров, удобрений. Её называют “царицей всех кислот”

Уксусная кислота – СН₃СООН – самая древняя. Упоминания о ней содержатся в древнейших рукописях. Впервые она получена из виноградного сока. Уксусная кислота широко используется в химическом производстве, а также в быту, в частности, для консервирования продуктов.

HF – Фтороводородная кислота (плавиковая). Плавиковая кислота обладает особыми свойствами: она легко реагирует со стеклом и химически растворяет его, поэтому хранить кислоту приходится не в стеклянной посуде, а в полиэтиленовой.

HCl – соляная (хлороводородная кислота). Соляная кислота входит в состав желудочного сока. В желудке она активирует фермент пепсиноген, разлагающий чужие белки, попавшие с пищей, на составные части.

Аскорбиновая кислота – витамин С, используется как профилактическое общеукрепляющее средство при простудных заболеваниях, для лечения цинги.

Полезные советы

На основании знакомства с литературой, посвященной свойствам кислот, можно дать несколько советов по их применению в быту:

• Вещи из пестрых тканей, простирывают в холодной воде, слегка подкисленной уксусной кислотой.
• Пятно ржавчины можно вывести с любой ткани, если погрузить загрязненный участок на 3-5 минут в раствор уксусной кислоты. (2ст. лож. на стакан воды), подогретой до 80-90 градусов, а ещё пятно ржавчины можно вывести раствором лимонной кислоты или разбавленным соком лимона.
• Уксусная эссенция, подогретая на водяной бане, способна обесцвечивать чернильные пятна на паркете.
• Если вы подпалили утюгом изделие из светлой хлопчатобумажной ткани, замочите изделие на ночь в небольшом количестве воды с равной долей кислого молока – подпалина исчезнет.
• Пятна от травы можно вывести при помощи салициловой кислоты.
• Чтобы устранить специфический запах несвежего хлеба в хлебнице, протрите ее стенки уксусом.
• Краски ковра снова станут яркими и насыщенными, если протереть его тряпкой, смоченной в уксусе.
• Если оконные стекла загрязнены, их можно вымыть раствором уксуса (2 столовые ложки на стакан воды).

Литература:

1. О.С.Габриелян “Химия – 8” (учебник химии для 8 класса). М., “Дрофа”, 2005.
2. Б.В.Мартыненко “Кислоты – основания”. М., Просвещение, 1988.
3. А.Д.Шукайло “Тематические игры по химии”. М., ТЦ “Сфера”, 2003.
4. “Я познаю мир”. М., АСТ, 1998.
5. http://mch5.chem.msu.su/rus/chemhist/istkhim/portrait.htm

Презентация.