БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (КИ)

Неметаллические К. м. подразделяют на органические и неорганические. Среди органических К. м. всё возрастающее применение находят полимерные материалы: фаолит, поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, фторопласты и др. Фторопласты отличаются наибольшей химической стойкостью, они не разрушаются даже в сильноокислительных средах. Из указанных материалов изготавливаются листы, трубы, прутки, фасонные изделия. Многие из них хорошо свариваются, склеиваются, армируются стеклянным волокном. В качестве теплопроводящего К. м. применяют графит, в том числе пропитанный различными смолами. К неорганическим К. м. относятся: кислотоупорная керамика, каменное литьё, силикатные и кварцевые стекла, ситаллы, асбест, фарфор, кислотоупорные эмали, замазки, бетон и цемент. См. также Коррозионно-стойкие материалы.

Лит.: Батраков В. П., Коррозия конструкционных материалов в агрессивных средах. М., 1952: Пластмассы и синтетические смолы в противокоррозионной технике, М., 1964; Клинов И. Я., Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы, 4 изд., М., 1967.

В. П. Батраков.

Кислотоусто'йчивые бакте'рии,виды бактерий, клетки которых после окрашивания карболовым фуксином в красный цвет не обесцвечиваются раствором серной кислоты. Это связано с особенностями химического состава бактериальных клеток. Оптимальная реакция для роста К. б. не кислая, а нейтральная. К ним относятся некоторые виды микобактерий, в том числе болезнетворные, вызывающие проказу, туберкулёз (как животных, так и человека), а также встречающиеся в почве бактерии, фиксирующие молекулярный азот.

Кисло'ты,химические соединения, содержащие водород, способный замещаться металлом с образованием солей, и диссоциирующие при растворении в воде с образованием ионов Н +(протонов) или, точнее, ионов гидроксония H 3O +. По современным представлениям, к К. относятся также некоторые соединения, не содержащие водорода (подробнее см. Кислоты и основания ) .

Кисло'ты и основа'ния,классы химических соединений. Обычно кислотами называют вещества, содержащие водород (HCl, HNO 3, H 2SO 4, CH 3COOH и т.д.) и диссоциирующие в воде с образованием ионов Н +(точнее, ионов гидроксония H 3O +). Присутствие этих ионов обусловливает характерный острый вкус водных растворов кислот, а также их способность изменять окраску индикаторов химических. По числу отщепляющихся протонов различают кислоты одноосновные (например, азотная HNO 3, соляная HCl, уксусная CH 3COOH), двухосновные (серная H 2SO 4, угольная H 2CO 3), трехосновные (ортофосфорная H 3PO 4). Чем больше ионов гидроксония присутствует в водном растворе кислоты, т. е. чем выше степень диссоциации последней, тем кислота сильнее. Кислоты, полностью диссоциированные в разбавленных растворах, называют сильными. К слабым относятся кислоты с константой ионизации (характеризующей степень диссоциации кислоты в растворе, например, при 25 °С) ниже 10 -5(уксусная 1,8×10 -5, синильная 7,9×10 -10). Диссоциация многоосновных кислот происходит в несколько ступеней, каждая из которых имеет свою константу ионизации. Например, константа ионизации H 3PO 4на

Н +и H 2PO - 47×10 -3, H 2PO 4 -на Н +и HPO 4 2-8×10 -8, HPO 4 2-на Н+ и PO 4 3-4,8×10 -13. Об органических кислотах см. также Карбоновые кислоты. Основаниями обычно называют вещества, содержащие гидроксильную группу OH [КОН, NaOH, Ca (OH) 2и др.] и способные диссоциировать в водном растворе с образованием гидроксильных ионов OH -. Большинство оснований нерастворимо в воде. Растворимые в воде основания называют щелочами. Присутствием ионов OH -и объясняется характерный щелочной вкус растворов щелочей, а также их способность изменять окраску индикаторов. Основания с 1, 2, 3 гидроксильными группами называются соответственно одно-, двух-, трёхкислотными. Не полностью диссоциирующие при растворении в воде основания называются, как и кислоты, слабыми. К сильным основаниям относятся гидроокиси калия KOH, натрия NaOH, бария Ba (OH) 3. О принципах установления названий К. и о. см. Номенклатура неорганических соединений .

Понятия К. и о. возникли ещё на заре развития химии. В 1778 французский химик А. Л. Лавуазье попытался объяснить особенности свойств кислот содержанием кислорода. Несостоятельность такого мнения стала очевидной, когда оказалось, что многие кислородсодержащие вещества (окислы металлов, щелочи, соли и др.) не проявляют кислотных свойств, а ряд типичных кислот (соляная, синильная, плавиковая и др.), как показали английский учёный Г. Дэви (1810) и французский учёный Ж. Л. Гей-Люссак (1814), не содержат кислорода. Шведский химик И. Я. Берцелиус (1812—19) видел причину кислотных и основных свойств в электрической природе окислов: электроотрицательные окислы неметаллов (и некоторых металлов — хрома, марганца) он считал кислотами, а электроположительные окислы металлов — основаниями. В 1814 Г. Дэви предложил признать носителем кислотных свойств водород, входящий в состав всех известных тогда соединений, обладающих кислотными свойствами, а немецкий химик Ю. Либих (1833) внёс существенное уточнение, что кислотные свойства вещества обусловлены не всеми содержащимися в нём атомами водорода, а лишь теми из них, которые могут замещаться металлом с образованием солей. После появления (1884—87) теории электролитической диссоциации шведского учёного С. Аррениуса кислотами стали называть соединения, при диссоциации которых в водном растворе образуются ионы водорода Н +, а основаниями — соединения, диссоциирующие с отщеплением иона гидроксила OH -. По мере развития теории растворов стало ясно, что важную роль в процессе электролитической диссоциации веществ играет взаимодействие как самих веществ, так и продуктов их диссоциации с растворителем. Было выяснено также, что ион Н +не может находиться в растворе в свободном виде: вследствие очень высокой плотности заряда он прочно соединяется с молекулами растворителя (сольватируется) и реально существует в виде сольватного иона, в водных растворах — иона гидроксония, который и является носителем кислотных свойств.

Определение понятий К. и о. на основе теории электролитической диссоциации часто вполне достаточно для практических целей. Однако, как было установлено уже давно, многие соединения, проявляющие типичные свойства К. и о., не содержат ни водорода ни групп ОН. Кроме того, одно и то же вещество нередко в одних реакциях ведёт себя как кислота, а в других — как основание (см. Амфотерность ) . Способность вещества реагировать как кислота или основание является, таким образом, не абсолютным свойством этого вещества, а выражается в конкретных химических реакциях, относимых к классу кислотно-основных. В таких реакциях одно из взаимодействующих веществ играет роль кислоты по отношению к другому веществу, играющему роль основания. Итак, способность вещества реагировать в качестве кислоты или основания является его функциональной характеристикой. Было предпринято множество попыток разработать единую теорию, которая позволила бы, с учётом указанных обстоятельств, однозначно относить данное вещество к классу кислот или оснований. Однако до сих пор единого критерия для этого не найдено. Наиболее распространены две концепции — датского физико-химика И. Н. Брёнстеда и американского физико-химика Г. Н. Льюиса (1923). Брёнстед относит к классу кислот водородсодержащие вещества, отдающие при реакциях положительные ионы водорода — протоны (т. н. протонные, или брёнстедовские, кислоты), а к классу оснований — вещества, присоединяющие протоны. Функции К. и о., по Брёнстеду, могут выполнять как нейтральные молекулы, так и ионы. Химическая реакция, при которой происходит передача протона от кислоты к основанию: АН+В -Û А -+ВН (где АН — кислота, а В -— основание), называется кислотно-основной, или протолитической. Поскольку протолитические реакции обратимы, причем в обратной реакции, так же как и в прямой, происходит передача протона, продукты прямой реакции также выполняют друг по отношению к другу функцию К. и о. (так называемые сопряженные К. и о.), то есть ВН — кислота, а А -— основание. Например, в реакции: H 2SO 4 + H 2O Û HSO - 4+ H 3O +кислотами являются H 2SO 4, и H 3O +, а HSO - 4и H 2O — основания. Концепция Брёнстеда дает четкий критерий для отнесения химических реакций к типу кислотно-основных, позволяет выражать в количественной форме основные характеристики протолитических равновесий и расположить водородсодержащие вещества в ряд по возрастанию их способности отдавать протон, то есть по их кислотности. Эти достоинства теории протолитических равновесий обусловили ее предсказательную силу и обеспечили широкое использование брёнстедовских представлений в химической практике. В то же время концепции Брёнстеда свойственна ограниченность, выражающаяся в том, что, связывая кислотные свойства вещества с наличием в его составе водорода, она все же оставляет в стороне большое число веществ кислотного характера, не содержащих водорода. К таким веществам, получившим в химии название апротонных, или льюисовских, кислот, относятся электронно-ненасыщенные соединения, например галогениды бора, алюминия и олова, окислы некоторых металлов и т.д. Согласно концепции Льюиса, восполняющей в какой-то степени вышеуказанный пробел, кислотой называют вещество, присоединяющее при химической реакции пару электронов, а основанием — вещество, отдающее пару электронов. Результатом является восполнение электронной ненасыщенности молекулы кислоты за счет электронов основания, а также возникновения нового соединения (соли) с устойчивой электронной оболочкой (в частности, октетом) и донорно-акцепторной связью, например: