Kuinka määrittää suolavesiliuoksen reaktioväliaine. Liuosten reaktioväliaineen määrittäminen ja niiden neutralointi

luento: Suolojen hydrolyysi. Vesipitoisten liuosten ympäristö: hapan, neutraali, emäksinen

Suolojen hydrolyysi

Jatkamme kemiallisten reaktioiden mallien tutkimista. Aihetta opiskellessasi opit, että vesiliuoksessa tapahtuvan elektrolyyttisen dissosioitumisen aikana aineiden reaktioon osallistuvat hiukkaset liukenevat veteen. Tämä on hydrolyysi. Eri epäorgaaniset ja orgaaniset aineet, erityisesti suolat, altistetaan sille. Ilman ymmärrystä suolojen hydrolyysiprosessista et voi selittää elävissä organismeissa esiintyviä ilmiöitä.

Suolojen hydrolyysin ydin on pelkistetty suolan ionien (kationien ja anionien) vuorovaikutusprosessiin vesimolekyylien kanssa. Seurauksena muodostuu heikko elektrolyytti - hiukan dissosioituva yhdiste. Vesipitoisessa liuoksessa esiintyy ylimäärä vapaita H + tai OH-ioneja. Muista, että joiden elektrolyyttien dissosiaatio muodostaa H + -ionit ja mitkä OH -. Kuten arvasit, kyseessä on ensimmäisessä tapauksessa happo, mikä tarkoittaa, että vesipitoinen väliaine, jossa on H + -ionit, on hapan. Toisessa tapauksessa alkalinen. Itse vedessä väliaine on neutraali, koska se dissosioituu hieman samanarvoisiksi H + - ja OH - ioneiksi.

Ympäristön luonne voidaan määrittää indikaattoreilla. Fenolftaleiini havaitsee emäksisen ympäristön ja värjää liuoksen vadelmaväriin. Hapon vaikutuksesta lakmus muuttuu punaiseksi ja alkalin vaikutuksesta se pysyy sinisenä. Metyylioranssi - oranssi, emäksisessä ympäristössä se muuttuu keltaiseksi, happamassa ympäristössä - vaaleanpunainen. Hydrolysointityyppi riippuu suolan tyypistä.

Tyypit suolaa

Joten mikä tahansa suola voi olla hapon ja emäksen vuorovaikutus, jotka, kuten ymmärrät, ovat vahvoja ja heikkoja. Vahvoja ovat ne, joiden dissosiaatioaste α on lähellä 100%. On syytä muistaa, että rikkihapoksi (H2S03) ja fosforihapoksi (H3P04) viitataan useammin keskipitkinä hapoina. Hydrolyysiongelmia ratkaistaessa nämä hapot on luokiteltava heikoiksi.

happo:

Vahva: HCl; HBr; hl; HN03; HCl04; H2S04. Heidän happotähteet eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa.

Heikko: HF; H2C03; H2Si03; H2S; HNO2; H2S03; H3P04; orgaaniset hapot. Ja niiden happotähteet ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa ottaen vetykationeja H + sen molekyyleistä.

perustettu:

Vahva: liukoiset metallihydroksidit; Ca (OH) 2; Sr (OH) 2. Heidän metallikationit eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa.

Heikko: liukenemattomat metallihydroksidit; ammoniumhydroksidi (NH4OH). Ja metallikationit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa.

Tämän materiaalin perusteella harkitsemmetyyppiset suolat :

Suolat, joilla on vahva emäs ja vahva happo.   Esimerkiksi: Ba (NO3) 2, KCl, Li2S04. Ominaisuudet: eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa, mikä tarkoittaa, että ne eivät ole hydrolysoituneet. Tällaisten suolojen liuoksilla on neutraali reaktio.

Suolat, joilla on vahva emäs ja heikko happo.   Esimerkiksi: NaF, K2C03, Li2S. Ominaisuudet: Näiden suolojen happotähteet ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, tapahtuu anionin hydrolyysi. Vesipitoisten liuosten väliaine on alkalinen.

Suolat heikolla emäksellä ja vahvalla hapolla.   Esimerkiksi: Zn (N03) 2, Fe2 (S04) 3, CuS04. Ominaisuudet: Vain metallikationit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, tapahtuu kationin hydrolyysi. Keskiviikko on hapan.

Suolat heikolla emäksellä ja heikolla hapolla.   Esimerkiksi: CH3CONH4, (NH4) 2C03, HCOONH 4. Ominaisuudet: Happotähteiden sekä kationit että anionit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, hydrolyysi tapahtuu kationin ja anionin avulla.

Esimerkki kationin hydrolyysistä ja hapanmuodostuksesta:

Ferrikloridin hydrolyysi FeCI 2

FeCl2 + H20 O Fe (OH) Cl + HCI   (molekyyliyhtälö)

Fe2 + + 2Cl - + H + + OH - ↔ FeOH + + 2Cl - + H   + (täysi ioniyhtälö)

Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H + (lyhennetty ioniyhtälö)

Esimerkki anionien hydrolyysistä ja emäksisestä muodostumisesta:

Natriumasetaatin hydrolyysi CH3-koona

CH3CONa + H20 - CH3COOH + NaOH   (molekyyliyhtälö)

Na + + CH3COO - + H20 O + Na + + CH3COOH + OH   - (täydellinen ioniyhtälö)

CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -   (lyhennetty ioninen yhtälö)

Esimerkki nivelhydrolyysistä:

• Alumiinisulfidin hydrolyysi Al 2 s 3

Al2S3 + 6H20 O2Al (OH) 3 + 3H2S

Tässä tapauksessa näemme täydellisen hydrolyysin, joka tapahtuu, jos suola muodostuu heikosta liukenemattomasta tai haihtuvasta emäksestä ja heikosta liukenemattomasta tai haihtuvasta haposta. Liukoisuustaulukko sisältää raivoja sellaisissa suoloissa. Jos ioninvaihtoreaktion aikana muodostuu suolaa, jota ei ole vesiliuoksessa, tämän suolan reaktio veden kanssa on kirjoitettava.

Esimerkiksi:

2FeCl3 + 3Na2C03 ↔ Fe 2 (CO 3) 3   + 6NaCl

Fe 2 (CO 3) 3   + 6H20-2Fe (OH) 3 + 3H20 + 3CO 2

Lisää nämä kaksi yhtälöä yhteen, sitten mitä toistuu vasemmalla ja oikealla puolella, pienennä:

2FeCl3 + 3Na2C03 + 3H2O ↔ 6NaCl + 2Fe (OH) 3 ↓ + 3CO2

Oppitunti, jonka käytti I. I. Novoshinsky, N. Novoshinsky, käytännöllisessä työssä oppikirjaan Chemistry, luokka 8, oppikirjaan 1. luokan lukiossa Severodvinskissa, Arkhangelskin alueella, kemian opettaja O. O. Olkina luokissa 8 (rinnakkain) ).

Oppitunnin tarkoitus: Opiskelijoiden kykyjen muodostuminen, vakiinnuttaminen ja hallitseminen ratkaisujen ympäristöreaktion määrittämiseksi käyttämällä erilaisia \u200b\u200bindikaattoreita, mukaan lukien luonnolliset, käyttämällä I. I. Novoshinskyn, N. S. Novoshinskyn käytännöllisten töiden muistikirjaa kemian oppikirjaan, luokka 8.

Oppitunnin tavoitteet:

1. Educational. Seuraavien käsitteiden indikaattorien korjaamiseksi, väliaineen (tyypit) reaktio, pH, suodos, suodatus käytännön tehtävien toteuttamisen perusteella. Testaa opiskelijoiden tiedot, jotka heijastavat riippuvuutta ”aineliuos (kaava) - pH-arvo (numeerinen arvo) - ympäristön reaktio”. Kerro oppilaille tapoista vähentää maaperän happamuutta Arkhangelskin alueella.
2. Kehittämällä. Edistää opiskelijoiden loogisen ajattelun kehittämistä käytännön työssä saatujen tulosten analysoinnin, niiden yleistämisen ja johtopäätöksen tekemisen perusteella. Vahvista sääntö: käytäntö todistaa teorian tai kiistää sen. Jatketaan esteettisten ominaisuuksien, opiskelijoiden persoonallisuuden muodostumista esitettyjen monipuolisten ratkaisujen perusteella ja tuetaan lasten kiinnostusta aiheeseen “Kemia”.
3. Raising. Jatka opiskelijoiden taitojen suorittamista käytännön työtehtävien suorittamiseksi noudattaen työsuojelua ja turvallisuutta koskevia sääntöjä, mukaan lukien suodatus- ja lämmitysprosessien oikea toteuttaminen.

Käytännön työ nro 6 “Elatusaineen pH: n määrittäminen”.

Tarkoitus opiskelijoille: Oppitaan määrittelemään erilaisten esineiden (happojen, emästen, suolojen, maaperän liuosten, eräiden liuosten ja mehujen) liuosten ympäristöreaktiot sekä tutkimaan kasvien esineitä luonnollisina indikaattoreina.

Laitteet ja reagenssit: koeputkiteline, korkki, lasitanko, rengasteline, suodatinpaperi, sakset, kemiallinen suppilo, lasit, posliinilaasti ja survinta, hieno raastin, puhdas hiekka, yleinen indikaattoripaperi, testiliuos, maaperä, keitetty vesi, hedelmät, marjat ja muut kasvimateriaalit, natriumhydroksidin ja rikkihapon, natriumkloridin liuos.

MENETTELY

Kaverit! Sinä ja minä olemme jo perehtyneet sellaisiin käsitteisiin kuin vesipitoisten liuosten ympäristön reaktio sekä indikaattorit.

Minkä tyyppisiä reaktioväliaineliuoksia tiedät?

• neutraali, alkalinen ja hapan.

Mitä indikaattorit ovat?

• aineet, joiden avulla voit määrittää väliaineen reaktion.

Mitä indikaattoreita tiedät?

• liuoksissa: fenoliftaleiini, lakmus, metyylioranssi.

• kuiva: yleinen indikaattoripaperi, lakmuspaperi, metyylioranssi paperi

Millä menetelmillä voidaan määrittää vesipitoisten liuosten reaktioväliaine?

• märkä ja kuiva.

Mikä on väliaineen pH?

• liuoksen vetyionien vetyindikaattori (pH \u003d - log)

Muistakaamme, mikä tiedemies esitteli käsitteen väliaineen pH: sta?

• Tanskalainen kemisti Sørensen.

Hyvin tehty !!! Avaa nyt kannettava tietokone käytännön töitä varten sivulla 21 ja lue tehtävä numero 1.

Tehtävä numero 1. Määritä liuoksen pH yleismaailmallisella indikaattorilla.

Muista säännöt työskennellessäsi happojen ja emästen kanssa!

Suorita kokeilu tehtävästä 1.

Tee johtopäätös. Siten, jos liuoksen pH on \u003d 7, väliaine on neutraali pH: ssa< 7 среда кислотная, при pH >   7 emäksinen ympäristö.

Tehtävä numero 2. Hanki maaperäliuos ja määritä sen pH yleismaailmallisella indikaattorilla.

Lue tehtävä sivuilla 21–22, suorita tehtävä suunnitelman mukaan, kirjoita tulokset taulukkoon.

Muista turvalaitteet, kun työskentelet lämmityslaitteiden kanssa (alkoholilamppu).

Mitä suodatus on?

• seoksen erotusprosessi, joka perustuu huokoisen materiaalin - suodoksen - erilaisiin läpivirtauksiin suhteessa seoksen muodostaviin hiukkasiin.

Mikä on suotovesi?

• se on kirkas liuos, joka saadaan suodattamisen jälkeen.

Sijoita tulokset taulukkoon.

Mikä on maaperäisen liuoksen väliaineen reaktio?

• hapan

Mitä on tehtävä maaperän laadun parantamiseksi alueellamme?

• CaCO 3 + H20 + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2

Lannoittavat, joilla on väliaineen alkalinen reaktio: jauhettu kalkkikivi ja muut karbonaattimineraalit: liitu, dolomiitti. Arkhangelskin alueen Pinezhsky-alueella on kalkkikiven kaltaisia \u200b\u200bmineraaleja, jotka sijaitsevat karstinluolien lähellä, joten siihen on pääsy.

Tee johtopäätös. Tuloksena olevan maaperäisen liuoksen, pH \u003d 4, reaktio, joka on hieman hapan, siksi kalkitus on välttämätöntä maaperän laadun parantamiseksi.

Tehtävä numero 3. Määritä joidenkin liuosten ja mehujen pH yleismaailmallisella indikaattorilla.

Lue tehtävä sivulla 22, suorita tehtävä algoritmin mukaisesti, kirjoita tulokset taulukkoon.

Mehu lähde		Mehu lähde
perunat		Silikaattiliima
Tuore kaali		Pöytä etikka
hapankaali		Juominen soodaliuos
		oranssi
		Tuoreet punajuuret
		Keitetyt punajuuret

Tee johtopäätös. Eri luonnollisilla esineillä on siten erilaiset pH-arvot: pH 1 - 7 - hapan väliaine (sitruuna, karpalo, appelsiini, tomaatti, punajuuri, kiivi, omena, banaani, tee, peruna, hapankaali, kahvi, silikaattiliima).

pH 7-14 keskipitkä emäksinen (tuorekaali, liuos ruokasoodaa).

pH \u003d 7 neutraalia väliainetta (kaki, kurkku, maito).

Tehtävä numero 4. Tutustu kasvien indikaattoreihin.

Mitkä kasvien esineet voivat toimia indikaattoreina?

• marjat: mehut, kukkalehdet: uutteet, vihannesmehut: juurikasvit, lehdet.
• aineet, jotka voivat muuttaa liuoksen väriä erilaisissa ympäristöissä.

Lue tehtävä sivulla 23 ja suorita se suunnitellusti.

Sijoita tulokset taulukkoon.

Kasviaineisto (luonnolliset indikaattorit)	Luonnollinen indikaattoriliuos väri
	Hapan väliaine	Liuoksen luonnollinen väri (neutraali väliaine)	Alkalinen ympäristö
Karpalot (mehu)			violetti
Mansikka (mehu)	oranssi	persikka vaaleanpunainen
Mustikat (mehu)		punainen violetti	sininen violetti
Mustaherukka (mehu)		punainen violetti	sininen violetti

Tee johtopäätös. Niinpä väliaineen pH: sta riippuen, luonnolliset indikaattorit: karpalot (mehu), mansikat (mehu), mustikat (mehu), mustaherukka (mehu) saavat seuraavat värit: happamassa ympäristössä - punainen ja oranssi, neutraalissa - punainen, persikka - vaaleanpunaiset ja violetit värit, alkalisessa ympäristössä vaaleanpunaisesta siniseen - violettiin violettiin.

Siksi luonnollisen indikaattorin värin voimakkuutta voidaan arvioida tietyn ratkaisun ympäristön reaktion perusteella.

Siirrä työpaikka lopussa työpaikka.

Kaverit! Tänään oli hyvin epätavallinen oppitunti! Piditkö siitä ?! Onko mahdollista käyttää tässä oppitunnissa saatuja tietoja jokapäiväisessä elämässä?

Suorita nyt tehtävä, joka annetaan muistikirjoissa käytännön työtä varten.

Hallintatehtävä. Jaa aineet, joiden kaavat on annettu alla, ryhmiin niiden liuosten pH: sta riippuen: HCl, H20, H 2SO 4, Ca (OH) 2, NaCl, NaOH, KNO 3, H 3 PO 4, KOH.

pH 17 - väliaine (hapan), sisältää liuoksia (HCl, H3P04, H2S04).

pH 714 -väliaine (alkalinen), sisältää liuoksia (Ca (OH) 2, KOH, NaOH).

pH \u003d 7 väliainetta (neutraali), on liuoksia (NaCl, H20, KNO3).

Arvio työstä _______________

Oppitunnin aikana tutkitaan aihetta ”Hydrolyysi. Vesipitoisten liuosten ympäristö. Vetyindikaattori. " Opit hydrolyysistä - aineen metabolisesta reaktiosta veden kanssa, mikä johtaa kemiallisen aineen hajoamiseen. Lisäksi otetaan käyttöön vetyindeksin - ns. PH - määritelmä.

Aihe: Liuokset ja niiden konsentraatio, dispergointijärjestelmät, elektrolyyttinen dissosiaatio

Oppitunti: Hydrolyysi. Vesipitoisten liuosten ympäristö. Vetyindikaattori

Hydrolyysi -   se on aineen vaihtoreaktio veden kanssa, mikä johtaa sen hajoamiseen. Yritetään selvittää syy ilmiölle.

Elektrolyytit jaetaan vahvoihin elektrolyytteihin ja heikkoihin. Katso välilehti. 1.

Pöytä. 1

Vesi kuuluu heikkoihin elektrolyyteihin ja siksi dissosioituu ioneiksi vain pienessä määrin. H 2 O ↔ H + + OH -

Vesiliuokset hydratoivat liuokseen tulevien aineiden ionit. Mutta samaan aikaan voi tapahtua toinen prosessi. Esimerkiksi suolan anionit, jotka muodostuvat sen dissosioitumisen aikana, voivat olla vuorovaikutuksessa vetykationien kanssa, jotka, vaikkakin merkityksettömässä määrin, muodostuvat kuitenkin veden dissosioitumisen aikana. Tässä tapauksessa veden dissosioitumisen tasapainossa voi tapahtua muutos. Me tarkoitamme hapon X - anionia.

Oletetaan, että happo on vahvaa. Sitten määritelmästään se melkein kokonaan hajoaa ioneiksi. jos heikko happo, sitten se dissosioituu epätäydellisesti. Se muodostuu lisättäessä suolaa ja vetyioneja veden dissosioitumisesta veteen anioneista. Muodostuksensa vuoksi vetyionit sitoutuvat liuokseen ja niiden pitoisuus vähenee. H ++ X - ↔ HX

Mutta Le Chatelierin säännön mukaan, kun vetyionien konsentraatio laskee, tasapaino muuttuu ensimmäisessä reaktiossa kohti niiden muodostumista, ts. Oikealle. Vetyionit sitoutuvat veden vetyioneihin, mutta hydroksidi-ionit eivät, ja niitä on enemmän kuin vedessä oli ennen suolaa. siten, liuosväliaine on alkalinen. Fenoliftaleiini-indikaattori muuttuu vadelmaksi. Ks. 1.

Kuva 1

Samoin voimme harkita kationien vuorovaikutusta veden kanssa. Toistamatta koko päättelyketjua päättelemme sen jos pohja on heikkositten vetyionit kerääntyvät liuokseen, ja keskiviikko on hapan.

Kationit ja suola-anionit voidaan jakaa kahteen tyyppiin. Kuva 2.

Kuva 2. Kationien ja anionien luokittelu elektrolyyttien voimakkuuden perusteella

Koska sekä kationit että anionit ovat tämän luokituksen mukaan kahta tyyppiä, niiden suolojen muodostumisessa on 4 erilaista yhdistelmää. Tarkastellaan kuinka kukin näiden suolojen luokista liittyy hydrolyysiin. Pöytä. 2.

Mikä on muodostuneen hapon ja emässuolan vahvuus	Esimerkkejä suoloista	Asenne hydrolyysiin	keskiviikko	Lakmus väritys
Vahva emässuola ja vahva happo	NaCl, Ba (NO3) 2, K2S04	Niitä ei hydrolysoida.	neutraali	violetti
Heikko emäs ja vahva suola	ZnS04, AlCl3, Fe (NO3) 3	Kationin hydrolyysi. Zn2 + + HOH ZnOH + + H +
Vahva emäs ja heikko hapan suola	Na2C03, K2Si03, Li2S03	Anionien hydrolyysi CO 3 2 + HOH   HCO3 + OH	emäksinen
Heikon emäksen ja heikon hapon suola	FeS, Al (N02) 3, CuS	Hydrolyysi sekä anionilla että kationilla.	liuosväliaine riippuu siitä, mikä tuloksena olevista yhdisteistä on heikompaa elektrolyyttiä.	riippuu voimakkaammasta elektrolyytistä.

Pöytä. 2.

Hydrolyysiä voidaan parantaa laimentamalla liuos tai kuumentamalla järjestelmää.

Suolat, jotka käyvät läpi peruuttamattoman hydrolyysin

Ioninvaihtoreaktiot etenevät loppuun saostumisen, kaasun muodostumisen tai vähän dissosioituvan aineen seurauksena.

2Al (N03) 3 + 3 Na2S +6H 2 oi→ 2Al (OH) 3 + 3H2S + 6 NaN03(1)

Jos otamme heikon emäksen ja heikon hapon suolaa, ja sekä kationi että anioni ovat kerroinvaraisia, niin sellaisten suolojen hydrolyysillä saadaan vastaavan metallin liukenematon hydroksidi ja kaasumainen tuote. Tässä tapauksessa hydrolyysistä voi tulla peruuttamaton. Esimerkiksi reaktiossa (1) ei muodostu alumiinisulfidin sakkaa.

Seuraavat suolat kuuluvat tämän säännön alaisuuteen: Al 2 S 3, Cr 2 S 3, Al 2 (CO 3) 3, Cr 2 (CO 3) 3, Fe 2 (CO 3) 3, CuCO 3. Nämä suolat vesiympäristössä käyvät läpi peruuttamattoman hydrolyysin.Niitä ei voida saada vesiliuoksina.

Orgaanisessa kemiassa hydrolyysi on erittäin tärkeä.

Hydrolysoinnin aikana vetyionien konsentraatio liuoksessa muuttuu ja monissa reaktioissa käytetään happoja tai emäksiä. Siksi, jos tiedämme vetyionien pitoisuudet liuoksessa, prosessia on helpompi valvoa ja hallita. Liuoksen ionipitoisuuden kvantitatiiviseen karakterisointiin käytetään liuoksen pH: ta. Se on yhtä suuri kuin vetyionien pitoisuuden negatiivinen logaritmi.

pH \u003d -lg [ H + ]

Vetyionien konsentraatio vedessä on vastaavasti 10 - 7 astetta, pH \u003d 7 täysin puhtaassa vedessä huoneenlämpötilassa.

Jos lisäät happoa liuokseen tai lisäät heikon emäksen ja vahvan hapon suolaa, vetyionien pitoisuudeksi tulee yli 10 - 7 ja pH< 7.

Jos lisäät vahvan emäksen ja heikon hapon alkalia tai suoloja, vetyionien konsentraatio laskee alle 10 -7 ja pH\u003e 7. Ks. 3. Happamuuden kvantitatiivisen indikaattorin tuntemus on monissa tapauksissa välttämätöntä. Esimerkiksi mahalaukun mehun pH-arvo on 1,7. Tämän arvon lisääminen tai pienentäminen johtaa ihmisen ruuansulatustoimintojen rikkomiseen. Maataloudessa valvotaan maaperän happamuutta. Esimerkiksi puutarhanhoitoon paras maaperä on pH \u003d 5-6. Näistä arvoista poiketen maahan lisätään happamempia tai alkalisoivia lisäaineita.

Kuva 3

Oppitunnin yhteenveto

Oppitunnin aikana opiskelemme aihetta ”Hydrolyysi. Vesipitoisten liuosten ympäristö. Vetyindikaattori. " Opit hydrolyysistä - aineen vaihtoreaktiosta veden kanssa, mikä johtaa kemiallisen aineen hajoamiseen. Lisäksi vetyindeksille annettiin määritelmä - ns. PH.

Viitteet

1. Rudzitis G.E. Kemia. Yleisen kemian perusteet. Luokka 11: oppikirja oppilaitoksille: perustaso / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. ed. - M .: Koulutus, 2012.

2. Popel P.P. Kemia: 8. luokka: oppikirja lukioille / P.P. Popel, L. S. Krivlya. - K .: IC "Academy", 2008. - 240 sivua: sairas.

3. Gabrielyan O.S. Kemia. 11. luokka. Perustaso. 2. painos, poistettu. - M .: Bustard, 2007. - 220 s.

läksyt

1. Nro 6-8 (s. 68) Rudzitis G.E. Kemia. Yleisen kemian perusteet. Luokka 11: oppikirja oppilaitoksille: perustaso / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14. ed. - M .: Koulutus, 2012.

2. Miksi sadeveden pH on aina alle 7?

3. Mikä määrittää natriumkarbonaattiliuoksen vadelmavärin?

Muista:

Neutralointireaktio on hapon ja emäksen välinen reaktio, jonka seurauksena muodostuu suolaa ja vettä;

Kemistit ymmärtävät puhtaan veden kemiallisesti puhtaana vedena, joka ei sisällä epäpuhtauksia tai liuenneita suoloja, ts. Tislattua vettä.

Keskipitkä happamuus

Erilaisissa kemiallisissa, teollisissa ja biologisissa prosesseissa erittäin tärkeä ominaisuus on liuosten happamuus, joka kuvaa happojen tai emästen pitoisuutta liuoksissa. Koska hapot ja emäkset ovat elektrolyyttejä, väliaineen happamuuden karakterisoimiseksi käytetään H + - tai OH - ionien pitoisuutta.

Puhtaassa vedessä ja missä tahansa liuoksessa on mukana liuenneiden aineiden hiukkasia myös H + - ja OH - ioneja. Tämä johtuu itse veden dissosiaatiosta. Ja vaikka pidämme vettä ei-elektrolyyttinä, se voi silti dissosioitua: H 2 O ^ H + + OH -. Mutta tämä prosessi tapahtuu hyvin merkityksettömässä määrin: litrassa vettä vain 1 hajoaa ioneiksi. 10 - 7 moolia molekyylejä.

Heidän dissosioitumisensa seurauksena lisää H + -ioneja esiintyy happoliuoksissa. Tällaisissa liuoksissa H + -ionit ovat paljon suurempia kuin OH-ionit, jotka muodostuvat veden lievästä dissosioitumisesta, siksi näitä liuoksia kutsutaan happamaksi (kuva 11.1, vasen). On tapana sanoa, että tällaisissa ratkaisuissa hapan ympäristö. Mitä enemmän H + -ioneja sisältyy liuokseen, sitä suurempi on väliaineen happamuus.

Päinvastoin, OH-ionit vallitsevat alkaliliuoksissa dissosioitumisen seurauksena, ja H + -kationit puuttuvat melkein veden lievästä dissosioitumisesta johtuen. Tällaisten liuosten ympäristö on emäksinen (kuva 11.1, oikea). Mitä korkeampi OH-ionien konsentraatio, sitä alkalisempi liuosväliaine on.

Natriumkloridiliuoksessa H + ja OH-ionien määrä on sama ja yhtä suuri kuin 1. 10 - 7 moolia 1 litrassa liuosta. Tällaista väliainetta kutsutaan neutraaliksi (kuva 11.1, keskellä). Itse asiassa tämä tarkoittaa, että liuos ei sisällä happoa tai alkalia. Neutraali väliaine on ominaista tiettyjen suolojen (joiden muodostavat alkalit ja vahvat hapot) ja monien orgaanisten aineiden liuoksille. Puhtaalla vedellä on myös neutraali ympäristö.

Vetyindikaattori

Jos verrataan kefirin ja sitruunamehun makua, voidaan turvallisesti sanoa, että sitruunamehu on paljon happamempi, ts. Näiden liuosten happamuus on erilainen. Tiedät jo, että puhdas vesi sisältää myös H + -ioneja, mutta veden hapanta makua ei tunneta. Tämä johtuu H + -ionien liian alhaisesta pitoisuudesta. Usein ei riitä, että sanotaan, että väliaine on hapan tai emäksinen, mutta on välttämätöntä karakterisoida se kvantitatiivisesti.

Elatusaineen happamuus karakterisoidaan kvantitatiivisesti vety-pH: lla (lausutaan pH), joka liittyy konsentraatioon

vetyionit. PH-arvo vastaa tiettyä vetykationien pitoisuutta 1 litrassa liuosta. Puhtaassa vedessä ja neutraaleissa liuoksissa 1 litra sisältää 1: tä. 107 moolia H + -ioneja, ja pH-arvo on 7. Happoliuoksissa H + -kationien konsentraatio on korkeampi kuin puhtaassa vedessä ja emäksisissä liuoksissa vähemmän. Tämän mukaisesti myös pH-arvo muuttuu: happamassa väliaineessa se vaihtelee välillä 0 - 7 ja alkalisessa - välillä 7 - 14. Tanskalainen kemisti Peder Sørensen ehdotti ensimmäistä kertaa vetyindikaattorin käyttöä.

Olet ehkä huomannut, että pH-arvo liittyy H + -ionien konsentraatioon. PH: n määrittäminen liittyy suoraan numeron logaritmin laskemiseen, jota opit matematiikan luokissa 11. Liuoksen ionipitoisuuden ja pH-arvon välinen suhde voidaan jäljittää seuraavan kaavion mukaan:

Useimpien aineiden ja luonnollisten liuosten vesipitoisten liuosten pH-arvo on välillä 1 - 13 (kuva 11.2).

Kuva 11.2. Erilaisten luonnollisten ja keinotekoisten ratkaisujen PH-arvo

Søren Peder Lauritz Sørensen

Tanskalainen fyysikko-kemisti ja biokemisti, Tanskan kuninkaallisen yhdistyksen presidentti. Hän valmistui Kööpenhaminan yliopistosta. Hänestä tuli 31-vuotias professori Tanskan ammattikorkeakoulussa. Hän johti arvostettua fysikaalis-kemiallista laboratoriota Kööpenhaminan Carlsbergin panimon kanssa, missä hän teki tärkeimmät tieteelliset löytönsä. Tärkein tieteellinen toiminta on omistettu ratkaisujen teorialle: hän esitteli vetyindeksin (pH) käsitteen, tutki entsyymiaktiivisuuden riippuvuutta liuosten happamuudesta. Tieteellisten saavutusten vuoksi Sørensen sisällytettiin luetteloon "100 vuosisadan erinomaisesta kemististä", mutta tieteen historiassa hän pysyi pääasiassa tutkijana, joka esitteli käsitteet "pH" ja "pH-metriikka".

Happamuuden määrittäminen

Liuoksen happamuuden määrittämiseksi laboratorioissa käytetään yleisimmin yleisindikaattoria (kuva 11.3). Värillä on mahdollista määritellä paitsi hapon tai emäksen läsnäolo myös liuoksen pH-arvo 0,5: n tarkkuudella. Tarkempia pH-mittauksia varten on olemassa erityisiä instrumentteja - pH-mittarit (kuva 11.4). Niiden avulla voit määrittää liuoksen pH tarkkuudella 0,001 - 0,01.

Indikaattoreilla tai pH-mittarilla voit seurata kemiallisten reaktioiden etenemistä. Esimerkiksi, jos kloridihappoa lisätään natriumhydroksidiliuokseen, tapahtuu neutralointireaktio:

Kuva 11.3. Yleisosoitin määrittää likimääräisen pH-arvon

Kuva 11.4. Mittaa liuosten pH käyttämällä erityisiä instrumentteja - pH-mittarit: a - laboratorio (paikallaan); b - kannettava

Tässä tapauksessa reagenssien ja reaktiotuotteiden liuokset ovat värittömiä. Jos pH-mittarielektrodi asetetaan alkuperäiseen alkaliliuokseen, niin alkalin täydellinen neutralointi hapolla voidaan arvioida muodostuneen liuoksen pH: n perusteella.

Vetyindikaattorin käyttö

Liuoksen happamuuden määrittämisellä on suuri käytännöllinen merkitys monilla tieteen, teollisuuden ja muilla ihmisen elämän aloilla.

Ympäristönsuojelijat mittaavat säännöllisesti sadeveden, joki- ja järviveden pH: ta. Luonnonvesien happamuuden voimakas nousu voi johtua ilman pilaantumisesta tai teollisuusjätteen pääsystä vesistöihin (kuva 11.5). Tällaiset muutokset johtavat kasvien, kalojen ja muiden vesistöjen asukkaiden kuolemaan.

Vetyindikaattori on erittäin tärkeä elävissä organismeissa tapahtuvien prosessien tutkimiseen ja tarkkailuun, koska soluissa tapahtuu lukuisia kemiallisia reaktioita. Kliinisessä diagnoosissa määritetään veriplasman, virtsan, mahamehun jne. PH (kuva 11.6). Normaali veren pH on välillä 7,35 - 7,45. Jopa pieni veren pH: n pH-arvon muutos aiheuttaa vakavia sairauksia, ja pH \u003d 7,1: n tai sitä alempana alkavat peruuttamattomat muutokset, jotka voivat johtaa kuolemaan.

Maaperän happamuus on tärkeä useimmille kasveille, joten agronomit analysoivat alustavasti maaperät määrittämällä niiden pH: n (kuva 11.7). Jos happamuus on liian korkea tietylle satolle, maaperä on kalkkia - liitua tai kalkkia lisätään.

Elintarviketeollisuudessa suoritetaan happo-emäsindikaattoreilla ruuan laadunvalvonta (kuva 11.8). Esimerkiksi maidon normi on pH \u003d 6,8. Poikkeama tästä arvosta osoittaa joko epäpuhtauksien esiintymisen tai niiden happamuuden.

Kuva 11.5. Säiliöiden veden pH: n vaikutus niissä olevien kasvien elintärkeeseen aktiivisuuteen

PH-arvo on tärkeä päivittäisessä elämässä käytettävälle kosmetiikalle. Keskimäärin ihmisen iholle, pH \u003d 5,5. Jos iho joutuu kosketuksiin tuotteiden kanssa, joiden happamuus eroaa merkittävästi tästä arvosta, tämä tarkoittaa ihon ennenaikaista vanhenemista, sen vaurioita tai tulehduksia. Todettiin, että pesuissa, jotka pitkiä aikoja käyttivät tavallista pyykkisaippuaa (pH \u003d 8-10) tai pesusoodaa (Na2C03, pH \u003d 12-13), niiden iho muuttui erittäin kuivaksi ja halkeiluneeksi. Siksi on erittäin tärkeää käyttää erilaisia \u200b\u200bkosmetiikkaa (geelit, voiteet, shampoot jne.), Joiden pH on lähellä ihon luonnollista pH: ta.

LABORATORIOKOKEMUS nro 1-3

Varustus: koeputkiteline, pipetti.

Reagenssit: vesi, perkloorihappo, NaCl, NaOH, pöytäetikka, yleinen indikaattori (liuos- tai indikaattoripaperi), ruoka ja kosmeettiset tuotteet (esim. Sitruuna, shampoo, hammastahna, pesujauhe, hiilihapotetut juomat, mehut jne.). ) ..

Turvallisuusmääräykset:

Kokeissa käytä pieniä määriä reagensseja;

Varo joutumista iholle, silmiin; Jos syövyttävää ainetta pääsee sisään, pese se runsaalla vedellä.

Vetyionien ja hydroksidi-ionien määritys liuoksissa. Arvio vesien, emäksisten ja hapanta liuosten likimääräisestä pH: sta

1. Kaada 1-2 ml viiteen putkeen: koeputkeen nro 1 - vesi, nro 2 - kloridihappo, nro 3 - natriumkloridiliuos, nro 4 - natriumhydroksidiliuos ja nro 5 - pöytäetikka.

2. Lisää 2-3 tippaa yleistä indikaattoriliuosta jokaiseen putkeen tai laske indikaattoripaperi. Määritä liuosten pH vertaamalla indikaattorin väriä vertailuasteikolla. Tee johtopäätökset vetykationien tai hydroksidi-ionien läsnäolosta jokaisessa putkessa. Piirrä näiden yhdisteiden dissosiaatioyhtälöt.

Elintarvikkeiden ja kosmeettisten tuotteiden PH-tutkimus

Koe ruokanäytteiden ja kosmeettisten tuotteiden yleinen indikaattori. Kiinteiden aineiden, esimerkiksi pesujauheen, tutkimiseksi ne on liuotettava pieneen määrään vettä (1 lastalla kuiva-ainetta / 0,5-1 ml vettä). Määritä liuosten pH. Tee johtopäätökset väliaineen happamuudesta kaikissa tutkituissa tuotteissa.

Keskeinen idea

Turvallisuuskysymykset

130. Minkä ionien läsnäolo liuoksessa johtuu sen happamuudesta?

131. Mitkä ionit ovat ylimäärin happamissa liuoksissa? alkalisessa?

132. Mikä indikaattori kuvaa kvantitatiivisesti liuosten happamuutta?

133. Mikä on liuosten pH-arvo ja H + -ionien pitoisuus: a) neutraali; b) heikosti hapan; c) lievästi emäksinen; d) voimakkaasti hapan; e) voimakkaasti emäksinen?

Tehtävät materiaalin hallitsemiseksi

134. Jonkin aineen vesiliuoksella on emäksinen ympäristö. Mitkä ionit ovat enemmän tässä ratkaisussa: H + tai OH -?

135. Kahdessa koeputkessa on typpihapon ja kaliumnitraatin liuoksia. Mitä indikaattoreita voidaan käyttää määritettäessä, mikä putki sisältää suolaliuosta?

136. Kolmessa koeputkessa ovat bariumhydroksidin, typpihapon ja kalsiumnitraatin liuokset. Kuinka tunnistaa nämä liuokset yhdellä reagenssilla?

137. Kirjoita yllä olevasta luettelosta erikseen kaavat aineille, joiden liuoksissa on väliainetta: a) hapan; b) emäksinen; c) neutraali. NaCl, HCI, NaOH, HN03, H3P04, H2S04, Ba (OH) 2, H2S, KN03.

138. Sadeveden pH on 5,6. Mitä tämä tarkoittaa? Mikä ilmassa oleva aine veteen liuenneena määrittää väliaineen tällaisen happamuuden?

139. Mikä väliaine (happama tai emäksinen): a) shampoon liuoksessa (pH \u003d 5,5);

b) terveen ihmisen veressä (pH \u003d 7,4); c) ihmisen mahamehussa (pH \u003d 1,5); d) syljessä (pH \u003d 7,0)?

140. Lämpövoimalaitoksissa käytetty kivihiilen koostumus sisältää typpi- ja rikkiyhdisteitä. Kivihiilen palamistuotteiden päästöt ilmakehään johtavat ns. Happosateiden muodostumiseen, jotka sisältävät pieniä määriä nitraatti- tai sulfiittihappoja. Mitkä pH-arvot ovat tyypillisiä tällaiselle sadevesille: yli 7 tai vähemmän kuin 7?

141. Riippuuko vahvan happoliuoksen pH sen pitoisuudesta? Perustele vastaus.

142. Fenoliftaleiiniliuos lisättiin liuokseen, joka sisälsi 1 moolia kaliumhydroksidia. Muuttuuko tämän liuoksen väri, jos siihen lisätään happokloridia aineen määrän kanssa: a) 0,5 mol; b) 1 mooli;

c) 1,5 mol?

143. Väritön natriumsulfaatin, natriumhydroksidin ja sulfaatin liuos on kolmessa koeputkessa ilman etikettejä. Kaikille liuoksille pH-arvo mitattiin: ensimmäisessä putkessa - 2,3, toisessa - 12,6, kolmannessa - 6,9. Mikä putki sisältää mitä ainetta?

144. Opiskelija osti tislattua vettä apteekista. PH-mittari osoitti, että tämän veden pH on 6,0. Sitten opiskelija keitti tätä vettä pitkään, täytti astian yläosaan kuumalla vedellä ja sulki kannen. Kun vesi jäähdytettiin huoneenlämpötilaan, pH-mittari määritti arvon 7,0. Tämän jälkeen opiskelija kuljetti ilmaa veden läpi putken avulla, ja pH-mittari osoitti jälleen 6,0. Kuinka voimme selittää näiden pH-mittausten tulokset?

145. Miksi luulet, että kaksi valmistajan etikkaliuosta voi sisältää liuoksia, joiden pH-arvot ovat hiukan erilaisia?

Tämä on oppikirjan materiaali.

Suolojen hydrolyysi. Vesipitoisten liuosten ympäristö: hapan, neutraali, emäksinen

Elektrolyyttisen dissosiaation teorian mukaan vesiliuoksessa liuenneen aineen hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa vesimolekyylien kanssa. Tällainen vuorovaikutus voi johtaa hydrolyysireaktioon (kreikan kielestä hydro   - vettä hajottaminen   - hajoaminen, hajoaminen).

Hydrolyysi on reaktio aineen metabolisesta hajoamisesta vedessä.

Eri aineita hydrolysoidaan: epäorgaaniset - suolat, karbidit ja metallihydridit, ei-metallihalogenidit; orgaaniset - halogeenialkaanit, esterit ja rasvat, hiilihydraatit, proteiinit, polynukleotidit.

Suolojen vesiliuoksilla on erilaiset pH-arvot ja erityyppiset väliaineet - happamat (pH pH 7 $), neutraalit ($ pH \u003d 7 $). Tämä johtuu siitä, että vesiliuoksissa olevat suolat voivat hydrolysoitua.

Hydrolysoinnin olemus pelkistetään kationien tai suola-anionien vaihtokemikaaliseen vuorovaikutukseen vesimolekyylien kanssa. Tämän vuorovaikutuksen seurauksena muodostuu hiukan dissosioituva yhdiste (heikko elektrolyytti). Vesipitoisessa suolaliuoksessa ilmenee ylimäärä vapaita ioneja $ H ^ (+) $ tai $ OH ^ (-) $, ja suolaliuos muuttuu happamaksi tai emäksiseksi.

Suolaluokitus

Mitä tahansa suolaa voidaan edustaa emäksen ja hapon vuorovaikutuksen tuotteena. Esimerkiksi $ KClO $ -suola muodostuu vahvasta emäksestä $ KOH $ ja heikosta haposta $ HClO $.

Neljä suolatyyppiä voidaan erottaa emäksen ja hapon lujuudesta riippuen.

Harkitse erityyppisten suolojen käyttäytymistä liuoksessa.

1. Vahvan emäksen ja heikon hapon muodostamat suolat.

Esimerkiksi kaliumsyanidisuola $ KCN $ muodostuu vahvasta emäksestä $ KOH $ ja heikosta haposta $ HCN $:

$ (KOH) ↙ (\\ teksti "vahva yhden hapon emäs") ← KCN → (HCN) ↙ (\\ teksti "heikko yhden hapon emäs") $

1) vesimolekyylien lievä palautuva dissosiaatio (erittäin heikko amfoteerinen elektrolyytti), jota voidaan yksinkertaistaa yhtälöä käyttämällä

$ H_2O (⇄) ↖ (←) H ^ (+) + OH ^ (-); $

$ KCN \u003d K ^ (+) + CN ^ (-) $

Näiden prosessien aikana muodostuneet ionit $ H ^ (+) $ ja $ CN ^ (-) $ ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja sitoutuvat heikon elektrolyytin - syaanihapon $ HCN $ - molekyyleihin, kun taas hydroksidioni $ OH ^ (-) $ pysyy liuos, aiheuttaen siten sen emäksisen ympäristön. Hydrolyysi tapahtuu anionilla $ CN ^ (-) $.

Me kirjoitamme prosessin täydellisen ionisen yhtälön (hydrolyysi):

$ K ^ (+) + CN ^ (-) + H_2O (⇄) ↖ (←) HCN + K ^ (+) + OH ^ (-). $

Tämä prosessi on palautuva ja kemiallinen tasapaino siirtyy vasemmalle (kohti lähtöaineiden muodostumista), koska vesi on paljon heikompaa elektrolyyttiä kuin syaanihappo $ HCN $.

$ CN ^ (-) + H_2O⇄HCN + OH ^ (-). $

Yhtälö osoittaa, että:

a) liuoksessa on vapaita hydroksidi-ioneja $ OH ^ (-) $ ja niiden pitoisuus on suurempi kuin puhtaassa vedessä, siksi suolaliuoksella $ KCN $ on emäksinen ympäristö   ($ pH\u003e 7 $);

b) $ CN ^ (-) $ -ionit osallistuvat reaktioon veden kanssa, jolloin sanotaan, että anionin hydrolyysi. Muut esimerkit anioneista, jotka osallistuvat reaktioon veden kanssa:

Harkitse natriumkarbonaatin $ Na_2CO_3 $ hydrolyysiä.

$ (NaOH) ↙ (\\ teksti "vahva yhden hapon emäs") ← Na_2CO_3 → (H_2CO_3) ↙ (\\ teksti "heikko kaksiemäksinen happo") $

Suolan hydrolyysi tapahtuu anionilla $ CO_3 ^ (2 -) $.

$ 2Na ^ (+) + CO_3 ^ (2 -) + H_2O (⇄) ↖ (←) HCO_3 ^ (-) + 2Na ^ (+) + OH ^ (-).

$ CO_2 ^ (2 -) + H_2O⇄HCO_3 ^ (-) + OH ^ (-).

Hydrolyysituotteet - hapan suola$ NaHCO_3 $ ja natriumhydroksidi $ NaOH $.

Natriumkarbonaatin vesiliuoksen väliaine on alkalinen ($ pH\u003e 7 $), koska $ OH ^ (-) $ -ionien pitoisuus liuoksessa kasvaa. Hapan suola $ NaHCO_3 $ voi myös läpikäydä hydrolyysin, joka etenee hyvin pienessä määrin ja joka voidaan jättää huomiotta.

Yhteenvetona mitä anionien hydrolyysistä opit:

a) suolan anionissa hydrolysoidaan pääsääntöisesti palautuvasti;

b) kemiallinen tasapaino tällaisissa reaktioissa siirtyy voimakkaasti vasemmalle;

c) väliaineen reaktio tällaisten suolojen liuoksissa on emäksinen ($ pH\u003e 7 $);

d) heikkojen moniemäksisten happojen muodostamien suolojen hydrolyysillä saadaan happosuoloja.

2. Vahvan hapon ja heikon emäksen muodostamat suolat.

Harkitse ammoniumkloridin $ NH_4Cl $ hydrolyysiä.

$ (NH_3 · H_2O) ↙ (\\ teksti "heikko monohappopohja") ← NH_4Cl → (HCl) ↙ (\\ teksti "vahva yksiemäksinen happo") $

Suolan vesiliuoksessa tapahtuu kaksi prosessia:

1) vesimolekyylien lievä palautuva dissosiaatio (erittäin heikko amfoteerinen elektrolyytti), jota voidaan yksinkertaistaa käyttämällä yhtälöä:

$ H_2O (⇄) ↖ (←) H ^ (+) + OH ^ (-) $

2) suolan (vahvan elektrolyytin) täydellinen dissosioituminen:

$ NH_4Cl \u003d NH_4 ^ (+) + Cl ^ (-) $

Tässä tapauksessa muodostuneet $ OH ^ (-) $ ja $ NH_4 ^ (+) $ -ionit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa tuottaen $ NH_3 · H_2O $ (heikko elektrolyytti), kun taas $ Н ^ (+) $ -ionit jäävät ratkaisuun, jolloin sen happamin ympäristö.

Täydellinen ioninen hydrolyysiyhtälö:

$ NH_4 ^ (+) + Cl ^ (-) + H_2O (⇄) ↖ (←) H ^ (+) + Cl ^ (-) NH_3 · H_2O $

Prosessi on palautuva, kemiallinen tasapaino on puolueellinen lähtöaineiden muodostumiseen, koska vesi $ Н_2О $ on paljon heikompaa elektrolyyttiä kuin ammoniakkihydraatti $ NH_3 · H_2O $.

Lyhennetty ioninen hydrolyysiyhtälö:

$ NH_4 ^ (+) + H_2O⇄H ^ (+) + NH_3 · H_2O.

Yhtälö osoittaa, että:

a) liuoksessa on vapaita vetyioneja $ Н ^ (+) $, ja niiden pitoisuus on suurempi kuin puhtaassa vedessä, joten suolaliuoksella on hapan ympäristö   ($ pH

b) ammoniumkationit $ NH_4 ^ (+) $ osallistuvat reaktioon veden kanssa; siinä tapauksessa he sanovat, että menee kationin hydrolyysi.

Moninkertaisesti varautuneet kationit voivat osallistua reaktioon veden kanssa: kaksin verroin   $ M ^ (2 +) $ (esimerkiksi $ Ni ^ (2+), Cu ^ (2+), Zn ^ (2+) ... $), paitsi maa-alkalimetallikationit, kolminkertainen   $ M ^ (3 +) $ (esimerkiksi $ Fe ^ (3+), Al ^ (3+), Cr ^ (3+) ... $).

Tarkastellaan nikkelinitraatin $ Ni (NO_3) _2 $ hydrolyysiä.

$ (Ni (OH) _2) ↙ (\\ teksti "heikko biinihappopohja") ← Ni (NO_3) _2 → (HNO_3) ↙ (\\ teksti "vahva yksiemäksinen happo") $

Suolan hydrolyysi tapahtuu kationia $ Ni ^ (2 +) $ pitkin.

Täydellinen ioninen hydrolyysiyhtälö:

$ Ni ^ (2 +) + 2NO_3 ^ (-) + H_2O (⇄) ↖ (←) NiOH ^ (+) + 2NO_3 ^ (-) + H ^ (+) $

Lyhennetty ioninen hydrolyysiyhtälö:

$ Ni ^ (2 +) + H_2O⇄NiOH ^ (+) + H ^ (+). $

Hydrolyysituotteet - emässuola   $ NiOHNO_3 $ ja typpihappo $ HNO_3 $.

Hapan nikkelinitraatin vesiliuos (pH-arvo 5

Suolan $ NiOHNO_3 $ hydrolyysi etenee paljon vähemmän ja voidaan jättää huomiotta.

Yhteenvetona kationin hydrolyysistä opit:

a) kationisuolat hydrolysoidaan pääsääntöisesti palautuvasti;

b) reaktioiden kemiallinen tasapaino siirtyy voimakkaasti vasemmalle;

c) väliaineen reaktio tällaisten suolojen liuoksissa on happama (pH pH \u003d 2)

d) heikkojen polyhappojen emästen muodostamien suolojen hydrolyysillä saadaan emäksisiä suoloja.

3. Suolat, jotka muodostavat heikko emäs ja heikko happo.

Tietenkin on jo sinulle selvää, että tällaiset suolat hydrolysoivat sekä kationin että anionin avulla.

Heikko emäkationi sitoo $ OH ^ (-) $ -ioneja vesimolekyyleistä muodostaen heikko pohja; heikko happoanioni sitoo $ H ^ (+) $ -ioneja vesimolekyyleistä muodostaen heikko happo. Näiden suolojen liuosten reaktio voi olla neutraali, lievästi hapan tai lievästi alkalinen. Se riippuu kahden heikon elektrolyytin - hapon ja emäksen - dissosiaatiovakioista, jotka muodostuvat hydrolyysin seurauksena.

Harkitse esimerkiksi kahden suolan hydrolyysiä: ammoniumasetaatti $ NH_4 (CH_3COO) $ ja ammoniumformiaatti $ NH_4 (HCOO) $:

1) $ (NH_3 · H_2O) ↙ (\\ teksti "heikko monohappoemäs") ← NH_4 (CH_3COO) → (CH_3COOH) ↙ (\\ teksti "vahva yksiemäksinen happo"); $

2) $ (NH_3 · H_2O) ↙ (\\ teksti "heikko monohappopohja") ← NH_4 (HCOO) → (HCOOH) ↙ (\\ teksti "heikko yksiarvoinen happo"). $

Näiden suolojen vesiliuoksissa heikon emäksen $ NH_4 ^ (+) $ kationit ovat vuorovaikutuksessa hydroksidien $ OH ^ (-) $ kanssa (muistaa, että vesi dissosioituu $ H_2O⇄H ^ (+) + OH ^ (-) $), ja anionien kanssa heikkojen happojen $ CH_3COO ^ (-) $ ja $ HCOO ^ (-) $ ovat vuorovaikutuksessa kationien $ H ^ (+) $ kanssa muodostaen heikkoja happomolekyylejä - etikkahappoa $ CH_3COOH $ ja muurahaista $ HCOOH $.

Me kirjoitamme ionisen hydrolyysin yhtälöt:

1) $ CH_3COO ^ (-) + NH_4 ^ (+) + H_2O⇄CH_3COOH + NH_3 · H_2O; $

2) $ HCOO ^ (-) + NH_4 ^ (+) + H_2O⇄NH_3H_2O + HCOOH.

Näissä tapauksissa hydrolyysi on myös palautuvaa, mutta tasapaino on esijännittynyt hydrolyysituotteiden - kahden heikon elektrolyytin - muodostumiseen.

Ensimmäisessä tapauksessa liuosväliaine on neutraali ($ pH \u003d 7 $), koska $ K_D (CH_3COOH) \u003d K + D (NH_3 · H_2O) \u003d 1,8 · 10 ^ (- 5) $. Toisessa tapauksessa liuosväliaine on heikosti happama (pH-arvo $ 2)

Kuten jo huomasit, useimpien suolojen hydrolyysi on palautuva prosessi. Kemiallisen tasapainotilassa hydrolysoituu vain osa suolaa. Jotkut suolat kuitenkin hajoavat vedellä kokonaan, ts. niiden hydrolyysi on peruuttamaton prosessi.

Taulukosta “Happojen, emästen ja suolojen liukoisuus veteen” löydät huomautuksen: “hajoaa vesipitoisessa väliaineessa” - tämä tarkoittaa, että tällaisille suoloille tapahtuu palautumaton hydrolyysi. Esimerkiksi alumiinisulfidi $ Al_2S_3 $ vedessä läpikäy peruuttamattomasti, koska kationilla hydrolyysin aikana esiintyviä ioneja $ H ^ (+) $ sitovat $ OH ^ (-) $ -ionit, jotka muodostuvat anionin hydrolyysin aikana. Tämä parantaa hydrolyysiä ja johtaa liukenemattoman alumiinihydroksidin ja kaasumaisen rikkivedyn muodostumiseen:

Al_2S_3 + 6H_2O \u003d 2Al (OH) _3 ↓ + 3H_2S $

Siksi alumiinisulfidia $ Al_2S_3 $ ei voida saada vaihtamalla reaktiolla kahden suolan vesiliuokset, esimerkiksi alumiinikloridi $ AlCl_3 $ ja natriumsulfidi $ Na_2S $.

Muut peruuttamattoman hydrolyysitapaukset ovat mahdollisia, niitä ei ole vaikea ennustaa, koska prosessin peruuttamattomuuden kannalta on välttämätöntä, että ainakin yksi hydrolyysituotteista poistuu reaktiosfääristä.

Yhteenvetona siitä, mitä opit hydrolyysistä sekä kationin että anionin avulla:

a) jos suoloja hydrolysoidaan sekä kationilla että anionilla palautuvasti, niin kemiallinen tasapaino hydrolyysireaktioissa siirtyy oikealle;

b) väliaineen reaktio on joko neutraali tai heikosti hapan tai lievästi alkalinen, mikä riippuu tuloksena olevan emäksen ja hapon dissosiaatiovakioiden suhteesta;

c) suolat voidaan hydrolysoida sekä kationilla että anionilla peruuttamattomasti, jos ainakin yksi hydrolyysituotteista poistuu reaktiopallosta.

4. Vahvan emäksen ja vahvan hapon muodostamissa suoloissa ei käytetä hydrolyysiä.

Olet selvästi johtanut tähän johtopäätökseen itse.

Harkitse käyttäytymistä kaliumkloridi $ KCl $ -liuoksessa.

$ (KOH) ↙ (\\ teksti "vahva monohappoemäs") ← KCl → (HCl) ↙ (\\ teksti "vahva yksiemäksinen happo"). $

Vesiliuoksessa oleva suola hajoaa ioneiksi ($ KCl \u003d K ^ (+) + Cl ^ (-) $), mutta vuorovaikutuksessa veden kanssa heikko elektrolyytti ei voi muodostua. Liuosliuos on neutraali ($ pH \u003d 7 $), koska ionien $ H ^ (+) $ ja $ OH ^ (-) $ konsentraatio liuoksessa on yhtä suuri kuin puhtaassa vedessä.

Muita esimerkkejä sellaisista suoloista ovat alkalimetallien halogenidit, nitraatit, perkloraatit, sulfaatit, kromaatit ja dikromaatit, alkalimetallien halogenidit (muut kuin fluoridit), nitraatit ja perkloraatit.

On myös huomattava, että palautuvan hydrolyysin reaktio on täysin alisteinen Le Chatelier-periaatteelle. Tästä suolan hydrolyysiä voidaan parantaa   (ja jopa tehdä siitä peruuttamaton) seuraavilla tavoilla:

a) lisää vettä (vähentä pitoisuutta);

b) kuumenna liuos samalla kun veden endoterminen dissosiaatio paranee:

$ H_2O⇄H ^ (+) + OH ^ (-) - 57 $ kJ,

mikä tarkoittaa, että $ H ^ (+) $ ja $ OH ^ (-) $ määrä, joka tarvitaan suolan hydrolyysiin, kasvaa;

c) sitoa yksi hydrolyysituotteista heikosti liukoiseen yhdisteeseen tai poistaa yksi tuotteista kaasufaasiin; Esimerkiksi ammoniumsyanidin $ NH_4CN $ hydrolyysi paranee merkittävästi ammoniakkihydraatin hajoamisella muodostamalla ammoniakkia $ NH_3 $ ja vettä $ H_2O $:

$ NH_4 ^ (+) + CN ^ (-) + H_2O⇄NH_3H_2O + HCN.

$ NH_3 () ↖ (⇄) H_2 $

Suolojen hydrolyysi

Selitykset:

Hydrolyysi voidaan estää (vähentää merkittävästi hydrolyysisuolan määrää) toimimalla seuraavasti:

a) nostaa liuenneen aineen konsentraatiota;

b) jäähdytä liuos (hydrolyysin vähentämiseksi suolaliuokset tulisi pitää väkevöityinä ja alhaisissa lämpötiloissa);

c) viedään yksi hydrolyysituotteista liuokseen; esimerkiksi hapota liuos, jos sen väliaine on happama hydrolyysin seurauksena, tai emäytä, jos emäksinen.

Hydrolyysi-arvo

Suolojen hydrolyysillä on sekä käytännöllistä että biologista merkitystä. Tuhkaa käytettiin pesuaineena jopa antiikin ajan. Tuhka sisältää kaliumkarbonaattia $ K_2CO_3 $, jota anioni hydrolysoi vedessä, vesiliuoksesta tulee saippua johtuen $ OH ^ (-) $ -ionien muodostumisesta hydrolyysin aikana.

Tällä hetkellä käytämme saippuaa, pyykinpesuaineita ja muita pesuaineita arjessa. Saippuan pääkomponentti on korkeampien rasvahappojen karboksyylihappojen natrium- ja kaliumsuolat: stearaatit, palmitaatit, jotka hydrolysoituvat.

Natriumstearaatin $ C_ (17) H_ (35) COONa $ hydrolyysi ilmaistaan \u200b\u200bseuraavalla ionisella yhtälöllä:

$ C_ (17) H_ (35) COO ^ (-) + H_2O⇄C_ (17) H_ (35) COOH + OH ^ (-) $,

eli liuoksen ympäristö on lievästi emäksinen.

Epäorgaaniset hapot (fosfaatit, karbonaatit) lisätään erityisesti pesujauheiden ja muiden pesuaineiden koostumukseen, jotka parantavat pesutehoa lisäämällä väliaineen pH: ta.

Suolat, jotka luovat tarvittavan alkalisen liuosympäristön, sisältyvät valokuvakehittäjään. Näitä ovat natriumkarbonaatti $ Na_2CO_3 $, kaliumkarbonaatti $ K_2CO_3 $, booraks $ Na_2B_4O_7 $ ja muut anionin hydrolysoimat suolat.

Jos maaperän happamuus on riittämätön, tauti ilmenee kasveissa - klooroosi. Sen merkkejä ovat lehtien kellastuminen tai vaalennus, kasvu- ja kehitysviive. Jos $ pH_ (maaperä)\u003e 7,5 $, lannoite lisätään ammoniumsulfaatilla $ (NH_4) _2SO_4 $, mikä auttaa lisäämään happamuutta johtuen hydrolyysistä kationin kulkiessa maaperään:

$ NH_4 ^ (+) + H_2O⇄NH_3 · H_2O $

Tiettyjen kehomme muodostavien suolojen hydrolyysin biologinen merkitys on korvaamaton. Veri sisältää esimerkiksi natriumbikarbonaattia ja natriumvetyfosfaattisuoloja. Heidän tehtävänsä on ylläpitää väliaineen tiettyä reaktiota. Tämä johtuu muutoksesta hydrolyysiprosessien tasapainossa:

$ HCO_3 ^ (-) + H_2O⇄H_2CO_3 + OH ^ (-) $

$ HPO_4 ^ (2 -) + H_2O⇄H_2PO_4 ^ (-) + OH ^ (-) $

Jos veressä on yli $ H ^ (+) $ -ioneja, ne sitoutuvat hydroksidioneihin $ OH ^ (-) $, ja tasapaino muuttuu oikealle. Ylimäärällä hydroksidi-ioneilla $ OH ^ (-) $ tasapaino muuttuu vasemmalle. Tästä johtuen terveen ihmisen veren happamuus vaihtelee hieman.

Toinen esimerkki: ihmisen syljen koostumuksessa on ioneja $ HPO_4 ^ (2 -) $. Niiden ansiosta suuontelossa ylläpidetään tiettyä ympäristöä ($ pH \u003d 7-7,5 $).