חומצות הן תרכובות כימיות המכילות אטומי מימן שניתן להחליף בחלקיקי מתכת ושאריות חומצה. ניתן להגדיר אותם גם כחומרים שיכולים להגיב עם בסיס כימי ליצירת מלח ומים.
ישנם שני סוגים עיקריים של קשרים אלה: חזק וחלש. ניתן גם לסווג אותן כחומצות מינרליות ואורגניות בהתאם להרכב הכימי שלהן. ההבדל העיקרי בין השניים הוא שהראשונים הם תרכובות אנאורגניות המורכבות משילובים שונים של יסודות כימיים, בעוד שהאחרונים הם שילוב של אטומי פחמן ומימן.
הגדרה
חומצה מינרלית היא חומר המסונתז מתרכובת אנאורגנית אחת או יותר. הוא משחרר יוני מימן בתמיסה, שממנו, בתורו, מימן יכול להיות נעקר על ידי המתכת ליצירת מלח. לחומצות שונות יש נוסחאות שונות. לדוגמה, חומצה גופרתית היא H2SO4, חומצה חנקתית היא HNO3.
מלחים של חומצות מינרליות נמצאים בתוך יצורים חיים, מומסים במים (בצורת יונים) או נמצאים במצב מוצק (לדוגמה, מלחי סידן וזרחן בהרכב שלד האדם ורוב בעלי החוליות).
מאפיין אחד משותף לכל החומצות הוא שתמיד יש להן לפחות אטום מימן אחד במולקולה שלהן. כולם משתתפים בתגובת הנטרול, מגיבים עם בסיסים ויוצרים מלחים ומים. תכונות נוספות של חומצות הן טעם חמוץ והיכולת לגרום לשינוי צבע של כמה צבעים. דוגמה טיפוסית לכך היא שינוי הצבע של נייר לקמוס מכחול לאדום.
חומצות מינרליות מסיסות מאוד במים. הם לחלוטין בלתי ניתנים לערבב עם ממיסים אורגניים. רובם אגרסיביים מאוד.
רשימת חומצות אנאורגניות
המינרלים כוללים את החומרים הבאים:
- חומצה מווריאטית - HCl.
- חומצה חנקתית - HNO3.
- חומצה זרחתית - H3PO4.
- חומצה גופרתית - H2SO4.
- חומצה בורית - H3BO3.
- חומצה הידרופלואורית - HF.
- חומצה הידרוברומית - HBr.
- חומצה פרכלורית - HClO4.
- חומצה הידראודית - HI.
חומצות ההתייחסות המכונות - הידרוכלוריות, גופריתיות וחנקתיות - הן הנפוצות ביותר בשימוש. בוא נסתכל מקרוב על הבא.
חומצה הידרוכלורית
חומר מרוכז הוא תמיסה מימית המכילה כ-38% מימן כלורי (HCl). יש לו ריח חריף וגורם לכוויות במערכת הנשימה ובעיניים. חומצה הידרוכלורית אינה מסווגת כחומר מחמצן או מפחית. עם זאת, כאשר מערבבים עם, למשל,נתרן היפוכלוריט (אקונומיקה) או אשלגן פרמנגנט, הוא משחרר גז כלור רעיל.
כחומצה לא מחמצנת, HCl ממיס את רוב המתכות הבסיסיות ומשחרר גז מימן דליק.
חומצה חנקתית (HNO3)
חומצה חנקתית זמינה כתמיסה מרוכזת (68-70%, 16 M) ובצורה נטולת מים (100%). זהו חומר מחמצן חזק. המאפיינים נשמרים גם אם הוא מדולל מספיק ונמצא בטמפרטורת החדר. חומר זה מחמצן את רוב התרכובות האורגניות, והופך לתחמוצת חנקן. זה יכול ליצור תערובות נפץ כמעט עם כל תרכובת אורגנית.
חומצה חנקתית מרוכזת מגיבה באלימות עם חומר אורגני, וכתוצאה מכך יציאת גזים והצטברות לחץ פוטנציאלית, ואחריה קרע של הכלי אם הכלי אינו מאוורר כראוי. תגובות חמצון עם כמה ממסים אורגניים עלולות ליצור חנקות נפיצים.
חומצה חנקתית מגיבה עם רוב המתכות, ומשחררת מימן או תחמוצות חנקן בגז, בהתאם לריכוז ולסוג המגיב. הוא אינו ממיס זהב ופלטינה.
ערבוב חומצה חנקתית וחומצה הידרוכלורית יפיק אדים חומים המורכבים מתחמוצות חנקן רעילות.
חומר גורם לכתמים צהובים על העור.
חומצה גופרתית (H2SO4)
חומר מרוכזמסופק לעתים קרובות בתמיסה של 98% (18M). זהו חומר מחמצן חזק, היגרוסקופי וחזק מייבש.
החומר המדולל מגיב עם מתכות כמו חומצות מינרליות אחרות, ומשחרר גז מימן. התרכובת המרוכזת יכולה גם להמיס כמה מתכות אצילות כמו נחושת, כסף וכספית, ולשחרר גופרית דו חמצנית (SO2). עופרת וטונגסטן אינם מגיבים עם חומצה גופרתית.
בשל יכולת החמצון והייבוש החזקה שלו, הוא מגיב באלימות עם כימיקלים אורגניים רבים, וכתוצאה מכך התפתחות גזים.
חומצה זרחתית (H3PO4)
תרכובת אורתופוספור טהורה היא מוצק גבישי מסיס במים. החומצה, הנמכרת לרוב כתמיסה מימית של 85%, היא צמיגה, לא נדיפה וחסרת ריח. הוא פחות תגובתי מחומצות המינרלים האחרות שנדונו לעיל.
המסה במים, החומר הופך את הנוזל לצמיג וצמיג.
שימוש בחומצות מינרלים
חומצות אי-אורגניות נעות בין חומצות חזקות (גופרית) לחומצות חלשות מאוד (בורית). הם נוטים להיות מסיסים במים ולא ניתנים לערבב עם ממיסים אורגניים.
חומצות מינרליות משמשות במגזרים רבים של התעשייה הכימית כחומרי גלם לסינתזה של כימיקלים אחרים, אורגניים ואנאורגניים כאחד. מספר רב מהם, במיוחד גופרתי, חנקן והידרוכלורי,מיוצר לשימוש מסחרי במפעלים גדולים.
הם נמצאים בשימוש נרחב גם בגלל תכונותיהם המאכלות. לדוגמה, תמיסת חומצה הידרוכלורית מדוללת משמשת להסרת משקעים בתוך דוודים. תהליך זה ידוע בשם הסרת אבנית.
בחיי היומיום, חומצה גופרתית יכולה לשמש לסוללות רכב ולניקוי משטחים. רק לפני כמה עשורים, אנשים קנו בקביעות בקבוקים של החומר הזה כדי לטעון את מצברי המכונית שלהם.
חומצה חנקתית (HNO3) משמשת לניקוי יבש. חומצה זרחתית (H3PO4) משמשת לייצור גפרורים.
דימיון
בין חומצות אנאורגניות לאורגניות, ישנם מאפיינים המשלבים אותן לקבוצה אחת. הרשימה שלהם היא כדלקמן:
- יכול לשחרר פרוטונים (יוני H).
- להגיב עם בסיסים כימיים.
- בעל חומציות חזקה וחלשה.
- צבע נייר לקמוס כחול אדום.
- אינטראקציה של חומצות ומינרלים.
הבדלים
יש להדגיש את הפערים הבאים בין חומצות לא אורגניות ואורגניות:
- הגדרה. חומצות מינרליות הן חומרים שמקורם בתרכובות אנאורגניות. חומצות אורגניות הן תרכובות אורגניות בעלות תכונות חומציות.
- מקור. רוב החומצות המינרליות אינן ממקור ביולוגי, כגון מינרליםמקורות. עם תרכובות אורגניות, ההפך הוא הנכון.
- מסיסות. רוב החומצות המינרליות מסיסות מאוד במים. תרכובות אורגניות אינן מתערבבות היטב עם נוזל.
- חומציות. רוב החומצות המינרליות חזקות. אורגני - בדרך כלל חלש.
- הרכב כימי. חומצות מינרליות עשויות להכיל או אין אטומי פחמן במבנה שלהן. הם נמצאים תמיד בתרכובות אורגניות.
המאמר מציג נתונים על חומצות ותכונותיהן.
