pH prostredia v roztokoch solí rôznych typov. Stanovenie reakcie prostredia a ich neutralizácia
Reakcia roztoku látok v rozpúšťadle môže byť troch typov: neutrálna, kyslá a zásaditá. Reakcia závisí od koncentrácie vodíkových iónov H + v roztoku.
Čistá voda sa vo veľmi malej miere disociuje na ióny H+ a hydroxylové ióny OH-.
hodnota pH
pH je pohodlný a bežný spôsob vyjadrenia koncentrácie vodíkových iónov. Pre čistú vodu sa koncentrácia H + rovná koncentrácii OH - a súčin koncentrácií H + a OH -, vyjadrený v gram-iónoch na liter, je konštantná hodnota rovná 1,10 -14
Z tohto produktu môžete vypočítať koncentráciu vodíkových iónov: =√1,10 -14 =10 -7 /g-ión/l/.
Tento rovnovážny /"neutrálny"/ stav sa zvyčajne označuje pH 7/p - záporný logaritmus koncentrácie, H - vodíkové ióny, 7 - exponent s opačným znamienkom/.
Roztok s pH vyšším ako 7 je alkalický, obsahuje menej H + iónov ako OH -; roztok s pH menším ako 7 je kyslý, je v ňom viac iónov H + ako OH -.
Kvapaliny používané v praxi majú koncentráciu vodíkových iónov, ktorá sa zvyčajne mení v rozmedzí pH od 0 do 1
Ukazovatele
Indikátory sú látky, ktoré menia farbu v závislosti od koncentrácie vodíkových iónov v roztoku. Pomocou indikátorov určite reakciu okolia. Najznámejšími indikátormi sú brómbenzén, brómtymol, fenolftaleín, metylová pomaranč atď. Každý z indikátorov pracuje v určitom rozsahu pH. Napríklad bromtymol sa mení zo žltej pri pH 6,2 na modrú pri pH 7,6; neutrálny červený indikátor - od červenej pri pH 6,8 po žltú pri pH 8; brómbenzén - od žltej jari pH 4,0 po modrú pri pH 5,6; fenolftaleín - od bezfarebného pri pH 8,2 po fialový pri pH 10,0 atď.
Žiadny z indikátorov nefunguje v celej škále pH od 0 do 14. V regeneračnej praxi však nie je potrebné určovať vysoké koncentrácie kyseliny alebo zásady. Najčastejšie sú odchýlky 1 – 1,5 jednotiek pH od neutrálneho v oboch smeroch.
Na stanovenie reakcie prostredia v reštaurátorskej praxi sa používa zmes rôznych ukazovateľov, vybraných tak, aby značili najmenšie odchýlky od neutrality. Táto zmes sa nazýva "univerzálny indikátor".
Univerzálny indikátor - transparentná kvapalina oranžová farba. Pri miernej zmene média smerom k zásaditosti získa roztok indikátora zelenkastý odtieň, so zvýšením zásaditosti - modrý. Čím väčšia je zásaditosť testovacej kvapaliny, tým intenzívnejšia je modrá farba.
Pri miernej zmene prostredia smerom ku kyslosti sa roztok univerzálneho indikátora stáva ružovým, so zvýšením kyslosti - červeným /karmínový alebo melírovaný odtieň/.
K zmenám v reakcii prostredia v maľbách dochádza v dôsledku ich poškodenia plesňou; často dochádza k zmenám v priestoroch, kde sa etikety lepia alkalickým lepidlom /kazeínové, kancelárske a pod./.
Na rozbor potrebujete mať okrem univerzálneho indikátora aj destilovanú vodu, čistý filtračný papier biela farba a sklenená tyčinka.
Priebeh analýzy
Na filtračný papier sa nanesie kvapka destilovanej vody a nechá sa vsiaknuť. Druhá kvapka sa aplikuje vedľa tejto kvapky a aplikuje sa na testovanú oblasť. Pre lepší kontakt papier s druhou kvapkou navrchu sa potrie sklenenou policou. Potom sa na filtračný papier v miestach kvapiek vody nanesie kvapka univerzálneho indikátora. Ako kontrola slúži prvá kvapka vody, s farbou ktorej sa porovnáva kvapka nasiaknutá roztokom z testovacej plochy. Farebný nesúlad s kontrolným poklesom indikuje zmenu - odchýlku média od neutrálneho.
NEUTRALIZÁCIA ALKALICKÉHO PROSTREDIA
Ošetrené miesto sa navlhčí 2% vodným roztokom octovej resp kyselina citrónová. Natočte na pinzetu malé množstvo vaty, navlhčite ju v kyslom roztoku, vyžmýkajte a priložte na vyznačené miesto.
reakciu určite skontrolujte univerzálny indikátor!
Proces pokračuje, kým sa celá oblasť úplne nezneutralizuje.
Po týždni by sa mala kontrola prostredia zopakovať.
KYSELNÁ NEUTRALIZÁCIA
Ošetrené miesto sa navlhčí 2% vodným roztokom hydroxidu amónneho / amoniak/. Postup na vykonanie neutralizácie je rovnaký ako v prípade alkalického média.
Kontrola médií by sa mala zopakovať po týždni.
POZOR: Neutralizačný proces si vyžaduje veľkú opatrnosť, pretože prílišná úprava môže viesť k prekysleniu alebo prekysleniu ošetrovanej oblasti. Navyše voda v roztokoch môže spôsobiť zmrštenie plátna.
Prednáška: Hydrolýza soli. Prostredie vodných roztokov: kyslé, neutrálne, zásadité
Hydrolýza soliPokračujeme v štúdiu vzorcov chemických reakcií. Pri štúdiu témy ste sa dozvedeli, že pri elektrolytickej disociácii v vodný roztokčastice zapojené do reakcie látok sú rozpustené vo vode. Toto je hydrolýza. Sú mu vystavené rôzne anorganické a organické látky, najmä soli. Bez pochopenia procesu hydrolýzy solí nebudete vedieť vysvetliť javy, ktoré sa vyskytujú v živých organizmoch.
Podstata hydrolýzy soli sa redukuje na proces výmeny interakcie iónov (katiónov a aniónov) soli s molekulami vody. V dôsledku toho a slabý elektrolyt je zlúčenina s nízkou disociáciou. Vo vodnom roztoku sa objavuje prebytok voľných iónov H + alebo OH -. Pamätajte, že disociácia elektrolytov vytvára ióny H + a ktoré OH -. Ako ste uhádli, v prvom prípade máme do činenia s kyselinou, čo znamená vodné prostredie s iónmi H+ budú kyslé. V druhom prípade zásadité. V samotnej vode je médium neutrálne, pretože sa mierne disociuje na ióny H + a OH - rovnakej koncentrácie.
Charakter prostredia možno určiť pomocou ukazovateľov. Fenolftaleín deteguje alkalické prostredie a zafarbuje roztok Crimson. Lakmus sa zmení na červený s kyselinou a modrý na zásadu. Metyl oranžová - oranžová, v alkalickom prostredí sa stáva žltá, v kyslom prostredí - ružová. Typ hydrolýzy závisí od typu soli.
Druhy soli
Akákoľvek soľ je teda interakciou kyseliny a zásady, ktoré, ako viete, sú silné a slabé. Silné sú tie, ktorých stupeň disociácie α sa blíži k 100 %. Malo by sa pamätať na to, že kyselina sírová (H 2 SO 3) a kyselina fosforečná (H 3 PO 4) sa často označujú ako stredne silné kyseliny. Pri riešení problémov s hydrolýzou musia byť tieto kyseliny klasifikované ako slabé.
Kyseliny:
Silný: HCl; HBr; Hl; HN03; HCl04; H2SO4. Ich kyslé zvyšky neinteragujú s vodou.
Slabé: HF; H2C03; H2Si03; H2S; HN02; H2S03; H3P04; organické kyseliny. A ich kyslé zvyšky interagujú s vodou, pričom z jej molekúl odoberajú vodíkové katióny H +.
dôvody:
Silné: rozpustné hydroxidy kovov; Ca(OH)2; Sr(OH)2. Ich kovové katióny neinteragujú s vodou.
slabé: nerozpustné hydroxidy kovy; hydroxid amónny (NH4OH). A kovové katióny tu interagujú s vodou.
Na základe tohto materiálu zvážtedruhy soli :
Soli s silná základňa a silná kyselina. Napríklad: Ba (NO 3) 2, KCl, Li 2 SO 4. Vlastnosti: neinteragujú s vodou, čo znamená, že nepodliehajú hydrolýze. Roztoky takýchto solí majú neutrálne reakčné prostredie.
Soli so silnou zásadou a slabou kyselinou. Napríklad: NaF, K 2 CO 3, Li 2 S. Vlastnosti: kyslé zvyšky týchto solí interagujú s vodou, dochádza k hydrolýze aniónov. Prostredie vodných roztokov je alkalické.
Soli so slabými zásadami a silnými kyselinami. Napríklad: Zn (NO 3) 2, Fe 2 (SO 4) 3, CuSO 4. Vlastnosti: s vodou interagujú iba katióny kovov, dochádza k hydrolýze katiónov. Streda je kyslá.
Soli so slabou zásadou a slabou kyselinou. Napríklad: CH 3 COONН 4, (NH 4) 2 CO 3, HCOONН 4. Vlastnosti: katióny aj anióny zvyškov kyselín interagujú s vodou, hydrolýza prebieha katiónom a aniónom.
Príklad hydrolýzy na katióne a tvorby kyslého prostredia:
Hydrolýza chloridu železitého FeCl 2
FeCl 2 + H 2 O ↔ Fe(OH)Cl + HCl(molekulárna rovnica)
Fe 2+ + 2Cl - + H + + OH - ↔ FeOH + + 2Cl - + H+ (úplná iónová rovnica)
Fe 2+ + H 2 O ↔ FeOH + + H + (skrátená iónová rovnica)
Príklad aniónovej hydrolýzy a tvorby alkalického prostredia:
Hydrolýza octanu sodného CH 3 COONa
CH 3 COONa + H 2 O ↔ CH 3 COOH + NaOH(molekulárna rovnica)
Na + + CH 3 COO - + H 2 O ↔ Na + + CH 3 COOH + OH- (úplná iónová rovnica)
CH 3 COO - + H 2 O ↔ CH 3 COOH + OH -(skrátene iónová rovnica)
Príklad kohydrolýzy:
- Hydrolýza sulfidu hlinitého Al 2 S 3
Al 2 S 3 + 6H2O ↔ 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 S
V tomto prípade vidíme úplnú hydrolýzu, ku ktorej dochádza, ak soľ tvorí slabá nerozpustná alebo prchavá zásada a slabá nerozpustná alebo prchavá kyselina. V tabuľke rozpustnosti sú na takýchto soliach čiarky. Ak sa počas iónomeničovej reakcie vytvorí soľ, ktorá neexistuje vo vodnom roztoku, potom je potrebné zapísať reakciu tejto soli s vodou.
Napríklad:
2FeCl 3 + 3Na 2 CO 3 ↔ Fe2(C03)3+ 6NaCl
Fe2(C03)3+ 6H20 ↔ 2Fe(OH)3 + 3H20 + 3CO 2
Pridáme tieto dve rovnice, potom to, čo sa opakuje v ľavej a pravej časti, znížime:
2FeCl3 + 3Na2CO3 + 3H20 ↔ 6NaCl + 2Fe(OH)3↓ + 3CO2
| | |
Chemicky možno pH roztoku určiť pomocou acidobázických indikátorov.
Acidobázické indikátory sú organické látky, ktorých farba závisí od kyslosti média.
Najbežnejšími indikátormi sú lakmus, metyl pomaranč, fenolftaleín. Lakmus sa v kyslom prostredí sfarbuje do červena a v zásaditom do modra. Fenolftaleín je v kyslom prostredí bezfarebný, ale v alkalickom prostredí sa stáva karmínovým. Metyloranž sa v kyslom prostredí sfarbuje do červena a v zásaditom do žlta.
V laboratórnej praxi sa často mieša množstvo indikátorov, ktoré sa vyberajú tak, že farba zmesi kolíše v širokom rozsahu hodnôt pH. S ich pomocou určíte pH roztoku s presnosťou až na jednu. Tieto zmesi sa nazývajú univerzálne ukazovatele.
Existujú špeciálne prístroje – pH metre, pomocou ktorých určíte pH roztokov v rozsahu od 0 do 14 s presnosťou na 0,01 jednotiek pH.
Hydrolýza soli
Keď sa niektoré soli rozpustia vo vode, naruší sa rovnováha procesu disociácie vody a v dôsledku toho sa zmení pH média. Je to spôsobené tým, že soli reagujú s vodou.
Hydrolýza soli – chemická výmenná interakcia rozpustených iónov solí s vodou, ktorá vedie k tvorbe slabo disociujúcich produktov (molekuly slabých kyselín alebo zásad, aniónov kyslých solí alebo katiónov zásaditých solí) a sprevádzaná zmenou pH média.
Zvážte proces hydrolýzy v závislosti od povahy zásad a kyselín, ktoré tvoria soľ.
Soli tvorené silnými kyselinami a silnými zásadami (NaCl, kno3, Na2so4 atď.).
Povedzmeže keď chlorid sodný reaguje s vodou, dochádza k hydrolytickej reakcii s tvorbou kyseliny a zásady:
NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl
Pre správnu predstavu o povahe tejto interakcie napíšeme reakčnú rovnicu v iónovej forme, berúc do úvahy, že jedinou slabo disociujúcou zlúčeninou v tomto systéme je voda:
Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl -
Pri redukcii identických iónov zostáva rovnica disociácie vody na ľavej a pravej strane rovnice:
H 2 O ↔ H + + OH -
Ako je možné vidieť, v roztoku nie sú žiadne nadbytočné ióny H + alebo OH - v porovnaní s ich obsahom vo vode. Okrem toho nevznikajú žiadne iné slabo disociujúce alebo ťažko rozpustné zlúčeniny. Preto sme dospeli k záveru soli tvorené silnými kyselinami a zásadami nepodliehajú hydrolýze a reakcia roztokov týchto solí je rovnaká ako vo vode, neutrálna (pH = 7).
Pri zostavovaní iónovo-molekulárnych rovníc pre hydrolytické reakcie je potrebné:
1) napíšte rovnicu disociácie soli;
2) určiť povahu katiónu a aniónu (nájdite katión slabej zásady alebo anión slabej kyseliny);
3) napíšte iónovo-molekulárnu rovnicu reakcie vzhľadom na to, že voda je slabý elektrolyt a že súčet nábojov musí byť rovnaký v oboch častiach rovnice.
Soli tvorené zo slabej kyseliny a silnej zásady
(Na 2 CO 3 , K 2 S, CH 3 COONa A iní .)
Zvážte hydrolytickú reakciu octanu sodného. Táto soľ sa v roztoku rozkladá na ióny: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;
Na + je katión silnej zásady, CH 3 COO - je anión slabej kyseliny.
Katióny Na + nemôžu viazať vodné ióny, pretože NaOH, silná zásada, sa úplne rozkladá na ióny. Anióny slabej kyseliny octovej CH 3 COO - viažu vodíkové ióny za vzniku mierne disociovanej kyseliny octovej:
CH 3 COO - + HOH ↔ CH 3 COOH + OH -
Je možné vidieť, že v dôsledku hydrolýzy CH3COONa sa v roztoku vytvoril nadbytok hydroxidových iónov a reakcia média sa stala alkalickou (рН > 7).
Dá sa teda usúdiť, že soli tvorené slabou kyselinou a silnou zásadou sa hydrolyzujú na anióne ( An n - ). V tomto prípade anióny soli viažu H ióny + a OH ióny sa hromadia v roztoku - , čo spôsobuje alkalické prostredie (pH> 7):
An n - + HOH ↔ Han (n -1) - + OH -, (pri n = 1 vzniká HAn - slabá kyselina).
Hydrolýza solí tvorených dvojsýtnymi a trojsýtnymi slabými kyselinami a silnými zásadami prebieha postupne
Zvážte hydrolýzu sulfidu draselného. K2S disociuje v roztoku:
K2S ↔ 2K + + S 2-;
K + je katión silnej zásady, S 2 je anión slabej kyseliny.
Katióny draslíka sa nezúčastňujú hydrolytickej reakcie, s vodou interagujú iba anióny slabej kyseliny sírovej. Pri tejto reakcii sa v prvom stupni tvoria slabo disociujúce HS - ióny a v druhom stupni slabá kyselina H2S:
1. stupeň: S 2- + HOH ↔ HS - + OH -;
2. stupeň: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH -.
OH ióny vytvorené v prvom stupni hydrolýzy výrazne znižujú pravdepodobnosť hydrolýzy v ďalšom stupni. Výsledkom je, že proces, ktorý prebieha len cez prvý stupeň, má zvyčajne praktický význam, ktorý je spravidla obmedzený pri hodnotení hydrolýzy solí za normálnych podmienok.
Pamätajte:
Neutralizačná reakcia je reakcia medzi kyselinou a zásadou, pri ktorej vzniká soľ a voda;
Pod čistá voda chemici chápu chemicky čistú vodu, ktorá neobsahuje žiadne nečistoty a rozpustené soli, teda destilovanú vodu.
Kyslosť prostredia
Pre rôzne chemické, priemyselné a biologické procesy je veľmi dôležitou charakteristikou kyslosť roztokov, ktorá charakterizuje obsah kyselín alebo zásad v roztokoch. Keďže kyseliny a zásady sú elektrolyty, na charakterizáciu kyslosti média sa používa obsah iónov H + alebo OH -.
IN čistá voda a v akomkoľvek roztoku sú spolu s časticami rozpustených látok aj ióny H + a OH -. Je to spôsobené disociáciou samotnej vody. A hoci vodu považujeme za neelektrolyt, napriek tomu môže disociovať: H 2 O ^ H + + OH -. Tento proces sa však vyskytuje vo veľmi malej miere: v 1 litri vody sa iba 1 rozkladá na ióny. 10-7 mol molekúl.
V kyslých roztokoch sa v dôsledku ich disociácie objavujú ďalšie ióny H+. V takýchto roztokoch vzniká pri miernej disociácii vody oveľa viac H + iónov ako OH -, preto sa tieto roztoky nazývajú kyslé (obr. 11.1 vľavo). Je zvykom povedať, že v takýchto roztokoch je kyslé prostredie. Čím viac H+ iónov je v roztoku obsiahnutých, tým väčšia je kyslosť média.
V alkalických roztokoch v dôsledku disociácie naopak prevládajú OH - ióny a katióny H + takmer chýbajú v dôsledku nevýznamnej disociácie vody. Prostredie takýchto roztokov je zásadité (obr. 11.1 vpravo). Čím vyššia je koncentrácia OH - iónov, tým alkalickejšie je médium roztoku.
v roztoku stolová soľ počet iónov H+ a OH je rovnaký a rovný 1. 10 -7 mol v 1 litri roztoku. Takéto prostredie sa nazýva neutrálne (obr. 11.1, stred). V skutočnosti to znamená, že roztok neobsahuje kyselinu ani zásadu. Neutrálne prostredie je charakteristické pre roztoky niektorých solí (tvorených zásadami a silnou kyselinou) a mnohých organickej hmoty. Čistá voda má aj neutrálne prostredie.
Indikátor vodíka
Ak porovnáme chuť kefíru a citrónovej šťavy, potom môžeme bezpečne povedať, že citrónová šťava je oveľa kyslejšia, to znamená, že kyslosť týchto roztokov je iná. Už viete, že čistá voda obsahuje aj ióny H+, no voda nemá kyslú chuť. Je to spôsobené príliš nízkou koncentráciou iónov H+. Často nestačí povedať, že prostredie je kyslé alebo zásadité, ale je potrebné ho kvantitatívne charakterizovať.
Kyslosť prostredia je kvantitatívne charakterizovaná vodíkovým indikátorom pH (vyslovuje sa „p-popol“), ktorý súvisí s koncentráciou
vodíkové ióny. Hodnota pH zodpovedá určitému obsahu vodíkových katiónov v 1 litri roztoku. V čistej vode a v neutrálnych roztokoch obsahuje 1 liter 1. 10 7 mol iónov H + a hodnota pH je 7. V kyslých roztokoch je koncentrácia katiónov H + väčšia ako v čistej vode a nižšia v alkalických roztokoch. V súlade s tým sa mení aj hodnota hodnoty pH: v kyslom prostredí sa pohybuje od 0 do 7 a v zásaditom prostredí od 7 do 14. Dánsky chemik Peder Sørensen prvýkrát navrhol použiť pH hodnotu.
Možno ste si všimli, že hodnota pH súvisí s koncentráciou iónov H+. Stanovenie pH priamo súvisí s výpočtom logaritmu čísla, ktoré budete študovať na hodinách matematiky v 11. ročníku. Ale vzťah medzi obsahom iónov v roztoku a hodnotou pH možno vysledovať podľa nasledujúcej schémy:
Hodnota pH vodných roztokov väčšiny látok a prírodných roztokov je v rozmedzí od 1 do 13 (obr. 11.2).
Ryža. 11.2. Hodnota pH rôznych prírodných a umelých roztokov
Søren Peder Lauritz Sørensen
Dánsky fyzikálny chemik a biochemik, prezident Kráľovskej dánskej spoločnosti. Vyštudoval Kodanskú univerzitu. Vo veku 31 rokov sa stal profesorom na Dánskom polytechnickom inštitúte. Viedol prestížne fyzikálne a chemické laboratórium v pivovare Carlsberg v Kodani, kde vyrábal svoje hlavné vedecké objavy. Hlavná vedecká činnosť venoval teórii roztokov: zaviedol pojem vodíkový index (pH), skúmal závislosť aktivity enzýmov od kyslosti roztokov. vzadu vedecké úspechy Sørensen je zaradený do zoznamu „100 vynikajúcich chemikov 20. storočia“, ale v dejinách vedy zostal predovšetkým ako vedec, ktorý zaviedol pojmy „pH“ a „pH-metria“.
Stanovenie kyslosti média
Na stanovenie kyslosti roztoku v laboratóriách sa najčastejšie používa univerzálny indikátor (obr. 11.3). Podľa farby je možné určiť nielen prítomnosť kyseliny alebo zásady, ale aj hodnotu pH roztoku s presnosťou na 0,5. Na presnejšie meranie pH existujú špeciálne prístroje – pH metre (obr. 11.4). Umožňujú určiť pH roztoku s presnosťou 0,001-0,01.
Pomocou indikátorov alebo pH metrov môžete sledovať, ako sa chemické reakcie. Napríklad, ak sa do roztoku hydroxidu sodného pridá kyselina chlorovodíková, dôjde k neutralizačnej reakcii:
Ryža. 11.3. Univerzálny indikátor určuje približnú hodnotu pH
Ryža. 11.4. Na meranie pH roztokov sa používajú špeciálne prístroje - pH metre: a - laboratórne (stacionárne); b - prenosný
V tomto prípade sú roztoky reaktantov a reakčných produktov bezfarebné. Ak sa však elektróda pH metra umiestni do počiatočného alkalického roztoku, potom sa úplná neutralizácia alkálie kyselinou môže posúdiť podľa hodnoty pH výsledného roztoku.
Použitie indikátora pH
Stanovenie kyslosti roztokov má veľký praktický význam v mnohých oblastiach vedy, priemyslu a iných oblastiach ľudského života.
Ekológovia pravidelne merajú pH dažďovej vody, riek a jazier. Prudký nárast kyslosti prírodné vody môže byť spôsobené znečistením ovzdušia alebo odpadom vstupujúcim do vodných útvarov priemyselné podniky(obr. 11.5). Takéto zmeny majú za následok smrť rastlín, rýb a iných obyvateľov vodných útvarov.
Vodíkový index je veľmi dôležitý pre štúdium a pozorovanie procesov prebiehajúcich v živých organizmoch, pretože v bunkách prebieha množstvo chemických reakcií. IN klinická diagnostika určiť pH krvnej plazmy, moču, žalúdočnej šťavy a pod.(obr. 11.6). Normálna hodnota pH krvi je od 7,35 do 7,45. Aj malá zmena pH ľudskej krvi spôsobuje vážne ochorenie a pri pH = 7,1 a nižšom začínajú nezvratné zmeny, ktoré môžu viesť k smrti.
Pre väčšinu rastlín je dôležitá kyslosť pôdy, preto agronómovia vopred analyzujú pôdy a určujú ich pH (obr. 11.7). Ak je kyslosť pre konkrétnu plodinu príliš vysoká, pôda sa vápne - pridá sa krieda alebo vápno.
V potravinárskom priemysle sa pomocou acidobázických indikátorov vykonáva kontrola kvality potravín (obr. 11.8). Napríklad normálne pH mlieka je 6,8. Odchýlka od tejto hodnoty indikuje buď prítomnosť nečistôt, alebo jej prekysnutie.
Ryža. 11.5. Vplyv hladiny pH vody v nádržiach na životnú aktivitu rastlín v nich
Dôležitá je hodnota pH kozmetických produktov, ktoré používame v každodennom živote. Priemerné pH ľudskej pokožky je 5,5. Ak sa pokožka dostane do kontaktu s produktmi, ktorých kyslosť sa výrazne líši od tejto hodnoty, znamená to predčasné starnutie kožu, jej poškodenie alebo zápal. Zistilo sa, že v práčovniach, ktoré na pranie dlhší čas používali bežné mydlo na pranie (pH = 8-10) alebo sódu na pranie (Na 2 CO 3, pH = 12-13), pokožka rúk sa veľmi vysušila a popraskala. . Preto je veľmi dôležité používať rôzne kozmetické produkty (gély, krémy, šampóny a pod.) s pH, ktoré je blízke prirodzenému pH pokožky.
LABORATÓRNE EXPERIMENTY č. 1-3
Vybavenie: stojan so skúmavkami, pipeta.
Činidlá: voda, kyselina chlorovodíková, NaCl, roztoky NaOH, stolový ocot, univerzálny indikátor (roztok alebo indikátorový papierik), potravinárske a kozmetické výrobky (napr. citrón, šampón, zubná pasta, prací prášok, sýtené nápoje, džúsy a pod.) .).
Bezpečnostné predpisy:
Na experimenty použite malé množstváčinidlá;
Dávajte pozor, aby sa činidlá nedostali na kožu, do očí; ak sa dostane do kontaktu, umyte ho veľké množstvo voda.
Stanovenie vodíkových a hydroxidových iónov v roztokoch. Stanovenie približnej hodnoty pH vody, zásaditých a kyslých roztokov
1. Nalejte 1-2 ml do piatich skúmaviek: do skúmavky č.1 - voda, č.2 - kyselina chloridová, č.3 - roztok chloridu sodného, č.4 - roztok hydroxidu sodného a č.5 - stolový ocot .
2. Do každej skúmavky pridajte 2-3 kvapky univerzálneho indikátorového roztoku alebo indikátorový papierik vynechajte. Stanovte pH roztokov porovnaním farby indikátora s referenčnou stupnicou. Urobte závery o prítomnosti vodíkových katiónov alebo hydroxidových iónov v každej skúmavke. Napíšte disociačné rovnice pre tieto zlúčeniny.
Testovanie pH potravín a kozmetických výrobkov
Testovacie vzorky s univerzálnym indikátorom produkty na jedenie a kozmetické výrobky. Na štúdium suchých látok, napríklad pracieho prášku, sa musia rozpustiť v malom množstve vody (1 špachtľa sušiny na 0,5-1 ml vody). Stanovte pH roztokov. Vyvodiť závery o kyslosti prostredia v každom zo študovaných produktov.
Kľúčová myšlienka
Kontrolné otázky
130. Prítomnosť akých iónov v roztoku určuje jeho kyslosť?
131. Aké ióny sa nachádzajú v nadbytku v kyslých roztokoch? v alkalickom?
132. Ktorý ukazovateľ kvantitatívne popisuje kyslosť roztokov?
133. Aká je hodnota pH a obsah iónov H+ v roztokoch: a) neutrálne; b) mierne kyslé; c) mierne zásadité; d) silne kyslé; e) silne zásadité?
Úlohy na zvládnutie látky
134. Vodný roztok nejakej látky má zásadité prostredie. Ktorých iónov je v tomto roztoku viac: H + alebo OH -?
135. Dve skúmavky obsahujú roztoky kyseliny dusičnanu a dusičnanu draselného. Aké indikátory možno použiť na určenie, ktorá skúmavka obsahuje roztok soli?
136. Tri skúmavky obsahujú roztoky hydroxidu bárnatého, kyseliny dusičnanu a dusičnanu vápenatého. Ako rozpoznať tieto roztoky pomocou jedného činidla?
137. Z uvedeného zoznamu vypíšte oddelene vzorce látok, ktorých roztoky majú prostredie: a) kyslé; b) zásadité; c) neutrálne. NaCl, HCl, NaOH, HN03, H3P04, H2S04, Ba(OH)2, H2S, KN03.
138. Dažďová voda má pH = 5,6. Čo to znamená? Aká látka obsiahnutá vo vzduchu po rozpustení vo vode určuje takú kyslosť prostredia?
139. Aké prostredie (kyslé alebo zásadité): a) v roztoku šampónu (pH = 5,5);
b) v krvi zdravý človek(pH = 7,4); c) v ľudskej žalúdočnej šťave (рН = 1,5); d) v slinách (pH = 7,0)?
140. Zloženie uhlia používaného v tepelných elektrárňach obsahuje zlúčeniny dusíka a síry. Emisia produktov spaľovania uhlia do atmosféry vedie k vzniku tzv kyslý dážď obsahujúce malé množstvo dusičnanov alebo siričitanov. Aké hodnoty pH sú typické pre takúto dažďovú vodu: viac ako 7 alebo menej ako 7?
141. Závisí pH roztoku silnej kyseliny od jej koncentrácie? Odpoveď zdôvodnite.
142. Roztok fenolftaleínu sa pridal k roztoku obsahujúcemu 1 mol hydroxidu draselného. Zmení sa farba tohto roztoku, ak sa k nemu pridá kyselina chloridová s množstvom látky: a) 0,5 mol; b) 1 mol;
c) 1,5 mol?
143. V troch skúmavkách bez nápisov sú bezfarebné roztoky síranu sodného, hydroxidu sodného a kyseliny síranovej. Pre všetky roztoky sa merala hodnota pH: v prvej skúmavke - 2,3, v druhej - 12,6, v tretej - 6,9. Ktorá skúmavka obsahuje akú látku?
144. Študent si v lekárni kúpil destilovanú vodu. pH meter ukázal, že hodnota pH tejto vody je 6,0. Potom študent túto vodu dlho varil, naplnil nádobu až po vrch horúca voda a zatvoril veko. Keď sa voda ochladila na izbovú teplotu, pH meter ukazoval 7,0. Potom študent prepustil vzduch hadičkou cez vodu a pH meter opäť ukázal 6,0. Ako možno vysvetliť výsledky týchto meraní pH?
145. Prečo si myslíte, že dve fľaše octu od rovnakého výrobcu môžu obsahovať roztoky s mierne odlišnými hodnotami pH?
Toto je učebnicový materiál.
Aby sme pochopili, čo je hydrolýza solí, najprv si pripomeňme, ako sa kyseliny a zásady disociujú.
Všetky kyseliny majú spoločné to, že pri disociácii nevyhnutne vznikajú vodíkové katióny (H +), kým pri disociácii všetkých alkálií vždy vznikajú hydroxidové ióny (OH -).
V tomto ohľade, ak je v roztoku z jedného alebo druhého dôvodu viac iónov H +, hovoria, že roztok má kyslú reakciu prostredia, ak OH - - alkalickú reakciu prostredia.
Ak je všetko jasné s kyselinami a zásadami, aká bude reakcia média v soľných roztokoch?
Na prvý pohľad by mal byť vždy neutrálny. A pravdou je, odkiaľ môže pochádzať napríklad v roztoku sulfidu sodného nadbytok vodíkových katiónov alebo hydroxidových iónov. Samotný sulfid sodný nevytvára počas disociácie ióny žiadneho typu:
Na 2 S \u003d 2Na + + S 2-
Ak by ste však mali napríklad vodné roztoky sulfidu sodného, chloridu sodného, dusičnanu zinočnatého a elektronický pH meter (digitálny prístroj na zisťovanie kyslosti prostredia), zistili by ste nezvyčajný jav. Prístroj by vám ukázal, že pH roztoku sulfidu sodného je väčšie ako 7, t.j. má jasný nadbytok hydroxidových iónov. Prostredie roztoku chloridu sodného by bolo neutrálne (pH = 7) a roztok Zn(NO 3) 2 by bol kyslý.
Jediné, čo spĺňa naše očakávania, je médium roztoku chloridu sodného. Ukázalo sa to neutrálne, ako sa očakávalo.
Kde sa však vzal prebytok hydroxidových iónov v roztoku sulfidu sodného a vodíkových katiónov v roztoku dusičnanu zinočnatého?
Skúsme na to prísť. Aby sme to dosiahli, musíme sa naučiť nasledujúce teoretické body.
Akúkoľvek soľ možno považovať za reakčný produkt kyseliny a zásady. Kyseliny a zásady sa delia na silné a slabé. Pripomeňme, že tie kyseliny a zásady, ktorých stupeň disociácie sa blíži 100 %, sa nazývajú silné.
poznámka: sírne (H 2 SO 3) a fosforečné (H 3 PO 4) sa často označujú ako stredne silné kyseliny, ale pri zvažovaní úloh hydrolýzy by sa mali klasifikovať ako slabé.
Kyslé zvyšky slabých kyselín sú schopné reverzibilne interagovať s molekulami vody a odtrhávať z nich vodíkové katióny H +. Napríklad sulfidový ión, ktorý je kyslým zvyškom slabej kyseliny sírovej, s ním interaguje takto:
S2- + H20 ↔ HS - + OH -
HS - + H 2 O ↔ H 2 S + OH -
Ako je možné vidieť, v dôsledku tejto interakcie sa vytvára nadbytok hydroxidových iónov, ktorý je zodpovedný za alkalickú reakciu média. To znamená, že kyslé zvyšky slabých kyselín zvyšujú zásaditosť média. V prípade soľných roztokov obsahujúcich takéto kyslé zvyšky sa hovorí, že za ne aniónová hydrolýza.
Kyslé zvyšky silných kyselín, na rozdiel od slabých, neinteragujú s vodou. To znamená, že neovplyvňujú pH vodného roztoku. Napríklad chloridový ión, ktorý je kyslým zvyškom silného kyseliny chlorovodíkovej, nereaguje s vodou:
To znamená, že chloridové ióny neovplyvňujú pH roztoku.
Z katiónov kovov sú schopné interagovať s vodou len tie, ktoré zodpovedajú slabým zásadám. Napríklad katión Zn 2+, ktorý zodpovedá slabej zásade hydroxidu zinočnatého. Vo vodných roztokoch solí zinku sa vyskytujú tieto procesy:
Zn2+ + H20 ↔ Zn(OH) + + H +
Zn(OH) + + H20 ↔ Zn(OH) + + H +
Ako je zrejmé z vyššie uvedených rovníc, v dôsledku interakcie katiónov zinku s vodou sa v roztoku hromadia katióny vodíka, ktoré zvyšujú kyslosť média, to znamená, že znižujú pH. Ak zloženie soli obsahuje katióny, ktoré zodpovedajú slabým zásadám, v tomto prípade hovoria, že soľ hydrolyzované na katióne.
Kovové katióny, ktoré zodpovedajú silným zásadám, neinteragujú s vodou. Napríklad katión Na + zodpovedá silnej zásade - hydroxidu sodnému. Preto sodné ióny nereagujú s vodou a nijako neovplyvňujú pH roztoku.
Na základe vyššie uvedeného teda možno soli rozdeliť do 4 typov, a to tvorené:
1) silná zásada a silná kyselina,
Takéto soli neobsahujú ani kyslé zvyšky, ani katióny kovov, ktoré interagujú s vodou, t.j. schopné ovplyvniť pH vodného roztoku. Roztoky takýchto solí majú neutrálne reakčné prostredie. Hovorí sa, že také soli sú nepodliehajú hydrolýze.
Príklady: Ba(N03)2, KCl, Li2S04 atď.
2) silná zásada a slabá kyselina
V roztokoch takýchto solí reagujú s vodou iba zvyšky kyselín. Prostredie vodných roztokov takýchto solí je alkalické, vo vzťahu k soliam tohto typu hovoria, že oni hydrolyzovať na anióne
Príklady: NaF, K2C03, Li2S atď.
3) slabá zásada a silná kyselina
V takýchto soliach reagujú katióny s vodou a kyslé zvyšky nereagujú - hydrolýza soli na katióne, kyslé prostredie.
Príklady: Zn(NO 3) 2, Fe 2 (SO 4) 3, CuSO 4 atď.
4) slabá zásada a slabá kyselina.
S vodou reagujú katióny aj anióny zvyškov kyselín. Hydrolýza solí tohto druhu je katión aj anión alebo. Hovoria aj o takých soliach, ktorým sú vystavení ireverzibilná hydrolýza.
Čo to znamená, že sú nenávratne hydrolyzované?
Keďže v tomto prípade reagujú s vodou katióny kovov (alebo NH 4 +) aj anióny zvyšku kyseliny, v roztoku sa súčasne objavujú ióny H + aj OH − ióny, ktoré tvoria látku s extrémne nízkou disociáciou - vodu (H 2 O ).
To zase vedie k tomu, že sa tvoria soli kyslé zvyšky slabé základy a slabé kyseliny sa nedajú získať výmennými reakciami, ale iba syntézou v pevnej fáze, alebo sa nedajú získať vôbec. Napríklad pri zmiešaní roztoku dusičnanu hlinitého s roztokom sulfidu sodného namiesto očakávanej reakcie:
2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 S \u003d Al 2 S 3 + 6NaNO 3 (- takže reakcia neprebieha!)
Pozoruje sa nasledujúca reakcia:
2Al(NO3)3 + 3Na2S + 6H20= 2Al(OH)3↓+ 3H2S + 6NaNO3
Sulfid hlinitý však možno bez problémov získať tavením hliníkového prášku so sírou:
2Al + 3S = Al2S3
Keď sa sulfid hlinitý pridá do vody, rovnako ako pri pokuse získať ho vo vodnom roztoku, podlieha nevratnej hydrolýze.
Al2S3 + 6H20 \u003d 2Al (OH)3 ↓ + 3H2S
