Кислоты

Кислоты (хим.). - К. называется группа соединений с известной,довольно определенной химической функцией, которая резко выражена втаких типичных представителях этой группы, как серная К. H2SO4 азотнаяК. HNO3, соляная К. НСl и пр. Сделать характеристику их в немногихсловах является крайне затруднительным и только обращаясь кисторическому изложению того, как слагались взгляды на К., можно датьнекоторое понятие об них. В самую раннюю эпоху развития химическихзнаний под К. подразумевались вещества, кислые на вкус. Типичнымпредставителем их мог считаться уксус (acetum), название которого,вероятно, и послужило впоследствии для наименования этой группы(acidum). В первое время К., щелочи и соли (в том смысле, как мы ихпонимаем теперь) составляли одну обширную группу, которая носиланазвание "солей". С течением времени эти вещества составили отдельныесамостоятельные группы, довольно резко отличающияся между собой, хотяназвание К. солями существовало даже при Лавуазье. Сталь предполагал,что эти вещества могут переходить одни в другие, и из них К. считалисьболее простыми; в своем составе они заключали более элементов "воды", именее "земли", чем щелочи и соли. Обладая большой способностью кхимическим превращениям, К. издавна обращали на себя внимание; вначалеони, главным образом, ценились, как энергичные растворители. Особеннойславой пользовалась знаменитая царская водка. По мере накопления фактов,выяснились отношения К. к основаниям (щелочам). Выяснилось, что К. легкосоединяются с щелочами, и в результате получаются вещества, в которых незаметны ни свойства К., ни щелочи, вещества промежуточного характера -соли, в собственном смысле. Образование солей со щелочами являетсяхарактерным признаком для К. Определения К., щелочей, солей тесносплетаются между собой, дополняют одни другие. Был еще указан одинхарактерный признак для К., это способность их изменять синий цветмногих органических соединений (напр. лакмуса) в красный. Нечего иговорить, что этих признаков было недостаточно во многих случаях, чтобывысказаться, принадлежит данное тело к К. или нет. До Лавуазье, составК. был почти не исследован. Для объяснения их свойств существовалиразличные взгляды. Прежде всего, предполагали, что все К. должнызаключать в своем составе нечто общее, которое и обуславливает ихкислотную натуру. Это так называемая первичная К. acidum primigenium,acide universеle, Ursaure. Одни из ученых, напр. Becher, предполагали,что эта первичная К. в наиболее чистом виде находится в соляной К.;другие, напр. Stahl - в серной. Stahl предполагал, что серная К.,соединяясь с флогистоном, дает сернистую К., что она превращается вазотную К. при помощи брожения (гниения) и соединения с флогистоном, чтоона так же дает соляную К. Относительно состава первичной К., онполагал, что она образована из элементов "воды" и "земли". Оригинальныхвзглядов на К. держался Лемери. Он принимал, что частицы К. являются ввиде иголочек вечно движущихся; для разных К. эти иголочки различнойдлины и тодщины; растворение какого-нибудь тела состоит в проникновенииего этими игольчатыми частицами. Для доказательства он указывает, чтосамо ощущение кислого вкуса уже напоминает уколы иголочек; кроме того,при кристаллизации К. являются в виде игл и пр. Указав роль кислорода вобразовании углекислоты, азотной К., фосфорной, серной, сернистой имногих органических К., Лавуазье пришел к убеждению, что кислороднеобходим для образования вообще всех К. Кислород (как показывает исамое название, данное ему Лавуазье - oxygene) как бы осуществляет собойту мифическую первичную К., о которой говорили его предшественники.Каждая К., по Лавуазье, как бы состоит из двух начал: окислителя"principe acidifiant", которым является кислород, и окисленного,"principe acidifie". Некислородная половина К. (если можно таквыразиться), основание К. или ее радикал (как говорили), может состоятьиз одного простого тела, как в большинстве минеральных К. (где радикаломслужит сера, азот, фосфор и пр.), или являться сложным, как напр. ворганических К., где в состав его входят уголь, водород, иногда азот,фосфор и пр. Разнообразие К. обуславливается или разнообразием ихрадикалов, или же, при тождестве радикалов, степенью их окисления, какнапр. в серной и сернистой К. Способность образовать К. соединением скислородом, по Лавуазье, не является специфической особенностью тольконекоторых простых тел. В одной из таблиц кислородных соединений простыхтел он указывает на возможность существования К. почти для всех простыхтел, даже напр. для металлов: железа, цинка, серебра и пр., толькомолчанием он проходит водород, щелочи и щелочные земли (поставленные имв разряд элементов). По мнению Лавуазье, только известное содержаниекислорода в веществе обуславливает его кислотные свойства. В этомотношении является глубокая разница между кислородом и acidumprimigenium древних. Большинство металлов при прокаливании на воздухесоединяется с кисдородом; но полученные вещества не обладают кислотнымисвойствами; они не насыщены кислородом, получается нечто промежуточное -окиси. Сера, азот, фосфор, образующие такие энергичные К., способны тожедавать окиси, соединяясь с небольшим количеством кислорода. Лавуазьепредложил рациональную номенклатуру для К. Название какой-нибудь К.должно было давать полное понятие об ее составе. Оно так составлялось,чтобы корнем служило название радикала К., а окончание показывалобольшую или меньшую степень окисления его, напр. названия acidesulfurique (серная К.), acide sulfureux (сернистая К.) указывают, что всостав обеих К. входит сера (sulfur), а окончание "ique" избрано им дляболее окисленного соединения и "еuх" - для менее и пр. Если обратитьвнимание, сколько названий иногда имело одно и то же вещество доЛавуазье, названий совершенно случайных (по происхождению вещества, поего виду, по имени ученого и пр.), то заслуга Лавуазье в этом отношениистанет вполне понятной. Свою мысль он с успехом проложил к минеральнымК.; для органических же он по неволе должен был оставить старыеназвания. Взгляд Лавуазье на необходимость участия кислорода дляобразования кислот господствовал продолжительное время. Теория его имелатакого крупного приверженца, как Берцелиус, хотя уже с самого началапоявления ее указывались факты, ею необъяснимые. Бертоле нашел, чтосероводород H2S обладает всеми свойствами кислот, хотя не содержиткислорода. В 1809 г. Гей-Люссак и Тенар показали, что соляная кислотасостоит только из водорода и хлора, который, несмотря на все попыткиразложить его (главным образом со стороны Деви), должен был быть признанпростым телом, несодержащим кислорода. В 1814 г. была открытайoдисто-водородная К. HJ, аналогичная соляной: затем был повторен анализHCN, открыта роданистая К. HCNS и пр. Все эти факты окончательнозаставили отказаться от воззрений Лавуазье на состав К. Явилиськислородные К. и бескислородные или, как их потом назвали, "водородныеК.", по нахождению в них водорода. Вопрос о том, что же, собственно,обуславливает кислотные свойства вещества, вновь становится открытым.Надо заметить, что уже после открытия Деви того, какую роль играеткислород в образовании щелочей, которые по свойствам своим как быпротивополагались К., вопрос о причине кислотности представлялся крайнезапутанным. Водородные К. привлекают на себя всеобщее внимание.Представляя на первый взгляд глубокую разницу в составе с кислороднымиК., они являлись по своим свойствам вполне с ними схожими: обладаликислотным вкусом, изменяли синий цвет лакмуса в красный, с основаниямиобразовывали типичные соли и проч. Если приурочить к ним идеи Лавуазьеоб образовании К. из двух начал: "principe acidifiant" и "principeacidifie", то носителями кислотности здесь нужно было бы признать хлор,йод, серу и пр.; началом окисленным, радикалом К., у всех служитводород. Он как будто играет какую-то особенную специфическую роль. Этоневольно наводит на мысль о необходимости участия водорода, в проявлениикислотных свойств вещества, подобно тому, как это было с кислородом уЛавуазье; однако, участие водорода в образовании кислородных К. не былозаметно. Водородные и кислородные К. стояли особняком; между ними невидели связи; поэтому громадным шагом вперед, с одной стороны, в смыслеобъединения этих двух групп, а с другой, в смысле более правильногоустановления состава кислородных К., было указание Деви на необходимостьпризнать в их составе воду. Дело в том, что, по Лавуазье, под К., напр.,серной, азотной, фосфорной и пр. понимали соединение серы, азота,фосфора и пр. с кислородом и ничего больше; К., одним словом, называлито, что теперь зовется ангидридом. Если в руках химика эти веществаявлялись в водном состоянии, то вода здесь считалась веществом побочным:она, если можно так выразиться, только существовала здесь рядом, а невходила как существенная, необходимая часть в состав частицы К. Ееназывали "гидратная вода", "кристаллизационная вода" и пр. Ей неприписывали никакой роли в проявлении свойств связанной с ней К. Девиоколо 1815 г. получил соединение йода с кислородом J2O5 в виде белоговещества, растворимого в воде и образующего К. (йодноватую), соликоторой были хорошо изучены раньше. Сравнив между собой эту К. и ее солис JH и ее солями, он путем остроумных соображений приходит к убеждению,что йодная К. должна заключать водород из воды, что она, таким образом,аналогична по составу HJ. В HJ присутствие водорода достаточно, чтобыпроявились кислотные свойства йода: соли ее отличаются от солей йоднойК. на громадное количество кислорода, а между тем, присутствие его неповышает кислотных свойств йода: сколько нужно основания длянейтрализации JH, столько и для йодной К. Так как, напр., KJ, становясьKJO3, остается по прежнему нейтральным; значит, дело не в кислороде иJ2O5 еще не К., а только соединяясь с водой, становится ею. То же самоепоказывает он и для хлорноватой К.; он указывает, что способность даватьК. не лежит в природе некоторых тел, а зависит от характера ихсоединения. На этом Деви и остановился. Гораздо определеннее высказалсяпо этому вопросу Дюлонг. Водородные и кислородные К., по его мнению,аналогичны между собой по составу; они заключают водород, какнеобходимую составную часть. К-ми, напр. серной, азотной, будут несоединения серы или азота с кислородом, а гидраты этих соединений.Подобно тому, как раньше Лавуазье считал К. состоящими из двухобособленных частей, кислорода и радикала, так точно и Дюлонг видит вних соединение водорода с некоторой простой или сложной группой, темболее, что это не противоречило и эдектро-химическим воззрениям. Этотводород в К. может замещаться металлом - получаются соли; К., такимобразом, является солью, где металлом служит водород. Свои воззрения онразвил подробнее всего в работе над щавелевой К. Идеи Деви и Дюлонга невстретили сочувствия. Фактов, указывающих на роль воды в образовании К.,было недостаточно, и только в 1833 г. Грэм, в работе над фосфорными К.,окончательно высказался в их пользу. Сравнивая между собой соли,относящиеся к фосфорной, пирофосфорной и метафосфорной К. и изучаяусловия их образования и перехода от одного типа в другой, напр., отсолей фосфорной К. к солям пиро- и метафосф. и обратно, Грэм пришел квыводу, что все относящиеся сюда факты могут быть простейшим образомобъединены и объяснены, допустив существование трех совершенно различныхК., отвечающих одному и тому же соединению фосфора с кислородомР2О5.Одна из этих К., собственно фосфорная, должна иметь состав(применяя дуалистические воззрения) 3Н2О +P2О5, другая пирофосф. - 2Н2О+ Р2О5 и третья мета - Н2О+Р2О5. Каждой из этих К. отвечает свой рядсолей, которые образуются замещением частицы воды в К. частицейоснования, так что с одним и тем же основанием для фосфорной К. будуттри соли, для пиро - две и мета - одна. Если сравнит К., напр.,фосфорную с ее солями, то аналогия является полная: вода играет здесьроль основания, образование соли является заменой одного основания - воды - каким-нибудь другим. Вслед за Грэмом Либих целым рядомисследований над лимонной, винной, циануровой и пр. К. указал то жеявление в органических К. Изучая их соли, он приходит к убеждению, что издесь вся сущность дела станет проста и понятна, если признать в составеих воду, которая играет ту же роль, что и в фосфорных К. Он предложилназвать одноосновными К., заключающие частицу воды, замещаемой частицейоснования; двуосновными - две и пр. Присутствие водорода, таким образом,в составе кислородной К. Было установлено. Переходя дальше к вопросу обинтимном строении частицы этих К., Либих задает себе вопрос, является лиздесь вода как таковая (как требовали дуалистические воззрения), или жеэлементы воды только существовали рядом в частице и не были особо,специфически связаны. Он высказывается за последнее. Возьмем H2S; введятри атома кислорода, получим сернистую К., а еще один - серную. Все этиК. аналогичны между собой по насыщаемости основаниями; введениекислорода в этом отношении как бы ничего не изменило; очевидно, не былоникакого основания предполагать, что водород, связанный с серой в H2S,будет поставлен в особые отношения к кислороду в H2SO4. Либих вполнесклоняется к взглядам Деви-Дюлонга, что между водородными и кислороднымиК. нет никакой существенной разницы: как те, так и другие представляютсоединения водорода с кислотообразующими группами - кислотными радикалами, как тут, так и там водород замещаетсяметаллами и получаются соли. Успехи, которые сделала органическая химия в 30, 40 и 50-х годах,имели огромное влияние на разработку теоретических воззрений на К. Невдаваясь в подробности и оставляя в стороне всю подготовительную работумысли, перейдем прямо ко взглядам Лорана и Жерара. В своем стремлении кобъединению веществ с различной химической функцией, но способных комногим сходным превращениям, в поисках за аналогией, Жерар и Лоранприходят к принятию типов НСl, Н2О и NH3 и к замещению в них водородаразличными радикалами. Почему одни радикалы дают щелочи, а другие К., необъяснялось, указывалось только, что в органических К. радикалобыкновенно содержал кислород. К., образующиеся замещением одного атомаводорода в Н2О, называются одноосновными, другой атом водорода (водородводного остатка) называется основным, "basique". Он может замещатьсяметаллами - получаются соли; он выделяется с водным остатком спирта ввиде воды - получается сложный эфир, с водным остатком другой частицы К.- ангидрид, с РСl5 замещается ОН хлором - получается хлорангидрид и пр.Для одноосновных К. не должно быть кислых солей; они должны давать одинэфир с одноатомным спиртом, один хлорангидрид, один амид и пр.Замещением двух атомов водорода соответственными радикалами в двухчастицах воды получаются двуосновные К., напр., серная К. SO2(HO)2,щавелевая(СО)2(НО)2 и пр. С щелочами они дают среднюю соль, когда обаатома водорода с водным остатком замещены металлом, и кислую, когдатолько один; для них существуют два эфира с одноат. спиртом. Ониобразуют ангидрид, выделяя воду из одной частицы К. и пр. Точно так жемогут существовать трех-основные К., напр. фосфорная РО (ОН)3,мышьяковая AsO(OH)3 и пр. В радикале К. могут происходить изменения,напр., часть водорода его может быть замещена хлором, бромом и пр. безизменения основности К. Водородные К. тоже легко привести к типу воды. Всамом деле, замещая, напр., в Н2О кислород серой, получим К. H2S. Ейотвечает группа К., образованных замещением водорода в одной илинескольких частицах H2S различными кислотообразующими радикалами; то жесамое и для селена, теллура. До Жерара и Лорана основность кислотыопределялась почти исключительно по количеству солей, например,серебряных, отвечающих данной кислоте, тогда как теперь суждения о нейстроились на целом ряде превращений (образовании эфиров, хлорангидридов,ангидридов, амидов и пр.); раньше представления о величине частицы К.были неясны, мало определенны. Жерар и Лоран произвели здесь полнуюреформу в возрениях и построили понятие о частице на более прочныхначалах. Взгляды эти в приложении к органическим К. вскоре подверглисьдальнейшему развитию. Явились факты, которые указывали, что простоепризнание водных остатков (НО), соединенных с кислотообразующимирадикалами, не объясняло многих сторон дела. Были известны салициловаяК. и молочная К., заключающие в своем составе два водных остатка, нокоторые по своим реакциям одними относились к двуосновным К., другими -к одноосновным; в особенности много споров вызвала между Кольбе и Вюрцоммолочная К., отнесенная сначала последним к двуосновным К. Работы Кольбеи его учеников доказали с несомненностыо, что водные остатки здесьразличны. Указывалось, что по своим реакциям в молочной К. один водныйостаток (НО) такого же характера, как и в спиртах, другой же - как втипичных К. Вюрц предложил отличать в К. атомность, которая определяласьколичеством всех водных остатков К. и которая, таким образом, определилаотношение ее к водному типу и характеризовала скорее радикал К. иосновность К. в собственном смысле. С течением времени были открыты идругие спирто-K.; затем появились алдегидо-К., феноло-К., кетоно-К. ипр. Все это вещества смешанной химической функции и имеют при одном итом же радикале водные остатки с различной химической функцией. Явилосьнеобходимым глубже проникнуть в строение частиц и указать ближе туинтимню связь, которая существует между отдельными атомами и отдельнымигруппами атомов, составляющих частицу. В настоящее время на органич. К.смотрят как на соединения, в которых находится одна или несколько группСО(НО); здесь четырех-атомный углерод двумя единицами сродства связан скислородом и одним с водным остатком (НО). Количеством групп СО(НО) -карбоксилов - определяется основность К. С. Вуколов.