Номер 34, страница 196 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.34. Объясните, почему плавиковая кислота образует кислые соли.

Плавиковая (фтороводородная) кислота, имея химическую формулу $HF$, формально является одноосновной, так как её молекула содержит только один атом водорода, способный к замещению на металл. Одноосновные кислоты, например, соляная ($HCl$) или азотная ($HNO_3$), как правило, образуют только средние соли, так как их полная нейтрализация происходит в одну стадию.

Однако плавиковая кислота является исключением из этого правила из-за уникальных свойств атома фтора. Фтор — самый электроотрицательный элемент, что приводит к образованию очень прочных водородных связей между молекулами $HF$. В результате в водном растворе (особенно в концентрированном) происходит ассоциация молекул, ведущая к образованию устойчивых полимерных цепей и, что наиболее важно, комплексных анионов, в первую очередь дигидрофторид-иона (или бифторид-иона) $[HF_2]^-$.

Этот комплексный ион образуется при взаимодействии недиссоциированной молекулы кислоты $HF$ с фторид-ионом $F^-$, который появляется либо при диссоциации самой кислоты, либо в ходе её реакции с основанием. Процесс описывается равновесием:

$HF + F^- \rightleftharpoons [HF_2]^-$

Благодаря образованию этого стабильного аниона, плавиковая кислота в растворе фактически ведет себя как двухосновная кислота ($H_2F_2$). Поэтому при взаимодействии с основаниями в стехиометрическом соотношении 2 моль кислоты на 1 моль одновалентного основания (например, $KOH$) происходит неполная нейтрализация с образованием кислой соли, содержащей анион $[HF_2]^-$:

$2HF + KOH \rightarrow K[HF_2] + H_2O$

Соединение $K[HF_2]$ называется гидрофторидом калия и является классическим примером кислой соли, образованной одноосновной кислотой. Другие галогеноводородные кислоты ($HCl$, $HBr$, $HI$) не способны к образованию таких прочных водородных связей и подобных комплексных ионов, поэтому кислых солей они не образуют.

Ответ: Плавиковая кислота образует кислые соли, так как из-за очень сильных водородных связей её молекулы в растворе ассоциируют с фторид-ионами, образуя устойчивые комплексные анионы, в первую очередь дигидрофторид-ион $[HF_2]^-$. Это придаёт ей свойства многоосновной кислоты, способной к ступенчатой диссоциации и образованию кислых солей (гидрофторидов) при неполной нейтрализации.