Кислоты и основания
Некоторые химические соединения отличаются высокой реакционной способностью. Они легко реагируют с другими веществами, превращаясь в новые вещества. К таким соединениям относятся кислоты и основания. Основания, растворимые в воде, называются щелочами. Сильные или концентрированные кислоты и щелочи отличаются настолько высокой реакционной способностью, что их называют едкими веществами. Они разъедают многие вещи, в том числе кожу человека, вызывая тяжелые химические ожоги. Сильные щелочи на ощупь мылкие, похожие на жидкое желе.
В человеческом желудке, когда в него попадает пища, выделяется сильная кислота, именуемая соляной. Эта кислота обладает разъедающим действием и помогает разлагать питательные вещества, участвуя в пищеварительном процессе. Она также убивает множество опасных микробов, которые могут присутствовать в пище. Чтобы желудок не растворился в собственной кислоте, он вырабатывает защитную слизь, толстым слоем покрывающую его стенки.
Слабые кислоты на вкус обычно кислые, как природная лимонная кислота в лимонах и грейпфрутах. Слабые щелочи имеют горьковатый вкус, как кофеин в кофе. Кофеин является представителем алкалоидов, природных оснований, содержащихся в некоторых растениях. Многие растения накапливают алкалоиды в своих листьях и стеблях. Они ядовиты, поэтому животные их не едят.
Выхлопные газы автомобильных двигателей, газы из дымовых труб заводов и электростанций содержат соединения серы и азота. Эти соединения растворяются в капельках воды, содержащихся в облаках и тучах, и образуют серную и азотную кислоты, которые выпадают на землю в виде кислотных дождей.
Пчелиный яд представляет собой смесь веществ, среди которых присутствует кислый апитоксин. Когда пчела жалит, она оставляет в коже зазубренное жало вместе с ядовитой железой. Боль от укуса можно облегчить, втирая слабый раствор бикарбоната натрия, пищевой соды, то есть основания, которое нейтрализует кислоту.
В молекулах кислот содержится водород. Например, формула серной кислоты H2S04, а соляной НСl. В водных растворах водород образует положительный ион Н+. Ион водорода является, в сущности, атомом водорода, лишенным своего электрона, то есть просто протоном. Кислота легко вступает в реакции, потому что она всегда готова отдать этот протон в обмен на другой ион. С другой стороны, протон из кислоты может принять, или акцептировать, электрон, несущий отрицательный заряд, и стать нейтральным. Поэтому кислоты служат донорами протонов и акцепторами электронов. Основания ведут себя противоположным образом, они являются акцепторами протонов и донорами электронов.
Осиный яд также кислой природы. Боль от укуса можно облегчить, втирая в ранку слабый раствор аммиака (нашатырного спирта). Аммиак является основанием, нейтрализующим кислоту.
Кислота или щелочь?
Пробовать неизвестную жидкость на ощупь или на вкус, чтобы определить, это кислота или щелочь, чрезвычайно опасно и может оказаться даже смертельным. Обычно такое проделывают с помощью индикатора. Индикатор — это вещество, меняющее цвет при добавлении его в кислоту или щелочь. Самым известным индикатором является лакмус. Его используют в виде раствора или сухой полоски бумаги, пропитанной этим веществом. В обычном виде лакмус розового цвета. При добавлении его к кислоте цвет меняется на красный, а к щелочи— на синий. Если окраска лакмуса не меняется, то вещество, к которому его добавили, не является ни кислотой, ни щелочью, оно нейтрально.
В средние века ужасная болезнь чума убивала миллионы людей. Тела покойников обливали известью, сильной едкой щелочью. Известь убивала микробы и способствовала быстрому разложению тел.
Кислоты и щелочи широко используют в промышленности. Каждый год производят миллионы тонн серной кислоты. Ее используют в автомобильных аккумуляторах, в производстве моющих средств, взрывчатых веществ, удобрений и красителей.
Кислоты и щелочи очень важны для земледелия и лесного хозяйства. Любое растение лучше всего растет на почве определенного типа: кислой, нейтральной либо щелочной. Тип почвы можно изменить с помощью добавок. Так, внесение извести в кислую почву превращает ее в нейтральную.