Welche Salzlösungen sind alkalisch? Wasser. Neutrales, saures und alkalisches Milieu. Starke Protolithen. Salzhydrolyse. Umgebung wässriger Lösungen: sauer, neutral, alkalisch

26.11.2019

Chemisch kann der pH-Wert einer Lösung mit Hilfe von Säure-Base-Indikatoren bestimmt werden.

Säure-Base-Indikatoren sind organische Substanzen, deren Farbe vom Säuregehalt des Mediums abhängt.

Die häufigsten Indikatoren sind Lackmus, Methylorange, Phenolphthalein. Lackmus wird in einer sauren Umgebung rot und in einer alkalischen Umgebung blau. Phenolphthalein ist in saurem Medium farblos, wird aber in alkalischem Medium purpurrot. Methylorange wird im sauren Milieu rot und im alkalischen Milieu gelb.

In der Laborpraxis werden oft mehrere Indikatoren gemischt, die so ausgewählt sind, dass die Farbe der Mischung über einen weiten Bereich von pH-Werten variiert. Mit ihrer Hilfe können Sie den pH-Wert der Lösung mit einer Genauigkeit von bis zu eins bestimmen. Diese Mischungen werden genannt universelle Indikatoren.

Es gibt spezielle Geräte - pH-Meter, mit denen Sie den pH-Wert von Lösungen im Bereich von 0 bis 14 mit einer Genauigkeit von 0,01 pH-Einheiten bestimmen können.

Salzhydrolyse

Wenn einige Salze in Wasser gelöst werden, wird das Gleichgewicht des Wasserdissoziationsprozesses gestört und dementsprechend ändert sich der pH-Wert des Mediums. Das liegt daran, dass Salze mit Wasser reagieren.

Salzhydrolyse – chemische Austauschwechselwirkung gelöster Salzionen mit Wasser, die zur Bildung schwach dissoziierender Produkte (Moleküle schwacher Säuren oder Basen, Anionen saurer Salze oder Kationen basischer Salze) führt und von einer Änderung des pH-Werts des Mediums begleitet wird.

Betrachten Sie den Prozess der Hydrolyse, abhängig von der Art der Basen und Säuren, die das Salz bilden.

Salze, die durch starke Säuren und starke Basen gebildet werden (NaCl, kno3, Na2so4 usw.).

Sagen wir dass bei der Reaktion von Natriumchlorid mit Wasser eine Hydrolysereaktion unter Bildung einer Säure und einer Base auftritt:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

Für ein korrektes Verständnis der Natur dieser Wechselwirkung schreiben wir die Reaktionsgleichung in ionischer Form, wobei wir berücksichtigen, dass die einzige schwach dissoziierende Verbindung in diesem System Wasser ist:

Na + + Cl – + HOH ↔ Na + + OH – + H + + Cl –

Bei der Reduktion identischer Ionen bleibt die Wasserdissoziationsgleichung auf der linken und rechten Seite der Gleichung:

H 2 O ↔ H + + OH -

Wie zu sehen ist, gibt es keine überschüssigen H + - oder OH – -Ionen in der Lösung im Vergleich zu ihrem Gehalt in Wasser. Außerdem werden keine anderen schwach dissoziierenden oder schwerlöslichen Verbindungen gebildet. Daher schließen wir das Salze, die durch starke Säuren und Basen gebildet werden, unterliegen keiner Hydrolyse, und die Reaktion von Lösungen dieser Salze ist die gleiche wie in Wasser, neutral (pH = 7).

Bei der Erstellung von Ionenmolekulargleichungen für Hydrolysereaktionen ist Folgendes erforderlich:

1) Schreiben Sie die Salzdissoziationsgleichung auf;

2) Bestimmen Sie die Natur des Kations und Anions (finden Sie das Kation einer schwachen Base oder das Anion einer schwachen Säure);

3) Schreiben Sie die Ionen-Molekül-Reaktionsgleichung auf, vorausgesetzt, dass Wasser ein schwacher Elektrolyt ist und die Summe der Ladungen in beiden Teilen der Gleichung gleich sein muss.

Salze aus einer schwachen Säure und einer starken Base

(N / A 2 CO 3 , k 2 S, CH 3 COONa und Andere .)

Betrachten Sie die Hydrolysereaktion von Natriumacetat. Dieses Salz zerfällt in Lösung in Ionen: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO – + Na + ;

Na + ist ein Kation einer starken Base, CH 3 COO – ist ein Anion einer schwachen Säure.

Na + -Kationen können keine Wasserionen binden, da NaOH, eine starke Base, vollständig in Ionen zerfällt. Anionen der schwachen Essigsäure CH 3 COO - binden Wasserstoffionen zu leicht dissoziierter Essigsäure:

CH 3 COO – + HOH ↔ CH 3 COOH + OH –

Es ist ersichtlich, dass sich infolge der Hydrolyse von CH 3 COONa ein Überschuss an Hydroxidionen in der Lösung bildete und die Reaktion des Mediums alkalisch wurde (рН > 7).

Daraus lässt sich also schließen Salze, die von einer schwachen Säure und einer starken Base gebildet werden, werden am Anion hydrolysiert ( Ein n - ). In diesem Fall binden Salzanionen H-Ionen + , und OH-Ionen reichern sich in der Lösung an - , die ein alkalisches Milieu (pH > 7) verursacht:

An n - + HOH ↔ Han (n -1) - + OH -, (bei n = 1 wird HAn gebildet - eine schwache Säure).

Die Hydrolyse von Salzen, die durch zweibasige und dreibasige schwache Säuren und starke Basen gebildet werden, verläuft schrittweise

Betrachten Sie die Hydrolyse von Kaliumsulfid. K 2 S dissoziiert in Lösung:

K 2 S ↔ 2K + + S 2–;

K + ist ein Kation einer starken Base, S 2 ist ein Anion einer schwachen Säure.

Kaliumkationen nehmen an der Hydrolysereaktion nicht teil, nur Anionen der schwachen Schwefelwasserstoffsäure interagieren mit Wasser. Bei dieser Reaktion werden in der ersten Stufe schwach dissoziierende Ionen HS - und in der zweiten Stufe schwach saures H 2 S gebildet:

1. Stufe: S 2– + HOH ↔ HS – + OH –;

2. Stufe: HS – + HOH ↔ H 2 S + OH –.

Die in der ersten Stufe der Hydrolyse gebildeten OH-Ionen verringern die Wahrscheinlichkeit einer Hydrolyse in der nächsten Stufe erheblich. Dadurch hat meist der nur über die erste Stufe ablaufende Prozess eine praktische Bedeutung, die bei der Beurteilung der Hydrolyse von Salzen unter Normalbedingungen in der Regel begrenzt ist.

Hydrolyse ist die Wechselwirkung von Stoffen mit Wasser, wodurch sich das Medium der Lösung ändert.

Kationen und Anionen schwacher Elektrolyte können mit Wasser in Wechselwirkung treten, um stabile Verbindungen mit geringer Dissoziation oder Ionen zu bilden, wodurch sich das Lösungsmedium ändert. Wasserformeln in Hydrolysegleichungen werden normalerweise als H-OH geschrieben. Bei der Reaktion mit Wasser entziehen die Kationen schwacher Basen dem Wasser das Hydroxylion und es entsteht ein Überschuss an H + in der Lösung. Die Lösung wird sauer. Anionen schwacher Säuren ziehen H + aus Wasser an und die Reaktion des Mediums wird alkalisch.

In der anorganischen Chemie hat man es meistens mit der Hydrolyse von Salzen zu tun, d.h. mit der Austauschwechselwirkung von Salzionen mit Wassermolekülen bei deren Auflösung. Es gibt 4 Varianten der Hydrolyse.

1. Salz wird aus einer starken Base und einer starken Säure gebildet.

Ein solches Salz unterliegt praktisch keiner Hydrolyse. Gleichzeitig wird das Gleichgewicht der Wasserdissoziation in Gegenwart von Salzionen fast nicht gestört, daher pH = 7, das Medium ist neutral.

Na + + H 2 O Cl - + H 2 O

2. Wenn das Salz durch ein Kation einer starken Base und ein Anion einer schwachen Säure gebildet wird, dann findet eine Hydrolyse am Anion statt.

Na 2 CO 3 + HOH NaHCO 3 + NaOH

Da sich OH-Ionen in der Lösung anreichern, ist das Medium alkalisch, pH > 7.

3. Wenn das Salz durch ein Kation einer schwachen Base und ein Anion einer starken Säure gebildet wird, dann schreitet die Hydrolyse entlang des Kations fort.

Cu 2+ + HOH CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH CuOHCl + HCl

Da sich H + -Ionen in der Lösung anreichern, ist das Medium sauer, pH<7.

4. Ein Salz, das aus einem Kation einer schwachen Base und einem Anion einer schwachen Säure gebildet wird, wird sowohl am Kation als auch am Anion hydrolysiert.

CH 3 COONH 4 + HOH NH 4 OH + CH 3 COOH

CH 3 COO - +
+ HOHNH 4 OH + CH 3 COOH

Lösungen solcher Salze haben entweder eine leicht saure oder leicht alkalische Umgebung, d.h. der pH-Wert liegt nahe bei 7. Die Reaktion des Mediums hängt vom Verhältnis der Säure- und Basendissoziationskonstanten ab. Die Hydrolyse von Salzen sehr schwacher Säuren und Basen ist praktisch irreversibel. Dies sind hauptsächlich Sulfide und Carbonate von Aluminium, Chrom und Eisen.

Al 2 S 3 + 3HOH 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

Bei der Bestimmung des Mediums einer Salzlösung muss berücksichtigt werden, dass das Medium der Lösung durch die starke Komponente bestimmt wird. Wenn das Salz von einer Säure gebildet wird, die ein starker Elektrolyt ist, dann ist das Medium der Lösung sauer. Wenn die Base ein starker Elektrolyt ist, dann ist sie alkalisch.

Beispiel. Lösung hat ein alkalisches Milieu

1) Pb(NO 3) 2 ; 2) Na 2 CO 3 ; 3) NaCl; 4) NaNO3

1) Pb (NO 3) 2 Blei (II) Nitrat. Salz besteht aus einer schwachen Base und starke Säure, bedeutet das Lösungsmedium sauer.

2) Na 2 CO 3 Natriumcarbonat. Salz gebildet starke Basis und eine schwache Säure, dann das Lösungsmedium alkalisch.

3) NaCl; 4) NaNO 3 -Salze werden durch die starke Base NaOH und die starken Säuren HCl und HNO 3 gebildet. Das Medium der Lösung ist neutral.

Richtige Antwort 2) Na2CO3

In die Salzlösungen wurde ein Indikatorpapier getaucht. In NaCl- und NaNO 3 -Lösungen änderte es die Farbe nicht, was das Lösungsmedium bedeutet neutral. In einer Lösung von Pb(NO 3) 2 färbte sich das Lösungsmedium rot sauer. In einer Lösung von Na 2 CO 3 färbte sich das Lösungsmedium blau alkalisch.

Erinnern:

Eine Neutralisationsreaktion ist eine Reaktion zwischen einer Säure und einer Base, die Salz und Wasser erzeugt;

Unter reinem Wasser verstehen Chemiker chemisch reines Wasser, das keine Verunreinigungen und gelösten Salze enthält, also destilliertes Wasser.

Säure der Umgebung

Ein sehr wichtiges Merkmal für verschiedene chemische, industrielle und biologische Prozesse ist der Säuregehalt von Lösungen, der den Gehalt an Säuren oder Laugen in Lösungen charakterisiert. Da Säuren und Laugen Elektrolyte sind, wird der Gehalt an H + - oder OH – -Ionen zur Charakterisierung der Acidität des Mediums verwendet.

In reinem Wasser und in jeder Lösung gibt es neben Partikeln gelöster Substanzen auch H + - und OH - -Ionen. Dies liegt an der Dissoziation des Wassers selbst. Und obwohl wir Wasser für einen Nichtelektrolyten halten, kann es dennoch dissoziieren: H 2 O ^ H + + OH -. Dieser Prozess findet jedoch nur in sehr geringem Umfang statt: In 1 Liter Wasser zerfällt nur 1 in Ionen. 10 -7 mol Moleküle.

In sauren Lösungen treten infolge ihrer Dissoziation zusätzliche H+-Ionen auf. In solchen Lösungen werden bei einer leichten Dissoziation von Wasser viel mehr H + -Ionen als OH - -Ionen gebildet, daher werden diese Lösungen als sauer bezeichnet (Abb. 11.1, links). Es ist üblich zu sagen, dass in solchen Lösungen eine saure Umgebung vorliegt. Je mehr H+-Ionen in der Lösung enthalten sind, desto saurer ist das Medium.

In alkalischen Lösungen hingegen überwiegen infolge der Dissoziation OH - -Ionen, und H + -Kationen fehlen aufgrund der unbedeutenden Dissoziation von Wasser fast. Die Umgebung solcher Lösungen ist alkalisch (Abb. 11.1, rechts). Je höher die Konzentration an OH - -Ionen ist, desto alkalischer ist das Lösungsmedium.

In einer Kochsalzlösung ist die Anzahl der H + - und OH-Ionen gleich und gleich 1. 10 -7 Mol in 1 Liter Lösung. Eine solche Umgebung wird neutral genannt (Abb. 11.1, Mitte). Tatsächlich bedeutet dies, dass die Lösung weder Säure noch Lauge enthält. Eine neutrale Umgebung ist charakteristisch für Lösungen einiger Salze (gebildet durch Alkali und starke Säuren) und vieler organischer Substanzen. Reines Wasser hat auch eine neutrale Umgebung.

Wasserstoff-Indikator

Wenn wir den Geschmack von Kefir und Zitronensaft vergleichen, können wir mit Sicherheit sagen, dass Zitronensaft viel saurer ist, dh der Säuregehalt dieser Lösungen ist unterschiedlich. Sie wissen bereits, dass reines Wasser auch H+-Ionen enthält, aber das Wasser schmeckt nicht sauer. Dies liegt an der zu geringen Konzentration an H+-Ionen. Oft reicht es nicht aus zu sagen, dass die Umgebung sauer oder basisch ist, sondern es ist notwendig, sie quantitativ zu charakterisieren.

Der Säuregrad der Umgebung wird quantitativ durch den mit der Konzentration verbundenen Wasserstoffindikator pH (ausgesprochen „p-ash“) charakterisiert

Wasserstoffionen. Der pH-Wert entspricht einem bestimmten Gehalt an Wasserstoffkationen in 1 Liter Lösung. In reinem Wasser und in neutralen Lösungen enthält 1 Liter 1. 10 7 mol H + -Ionen, und der pH-Wert beträgt 7. In sauren Lösungen ist die Konzentration an H + -Kationen größer als in reinem Wasser und geringer in alkalischen Lösungen. Dementsprechend ändert sich auch der pH-Wert: In saurer Umgebung bewegt er sich zwischen 0 und 7, in alkalischer Umgebung zwischen 7 und 14. Erstmals schlug der dänische Chemiker Peder Sørensen vor, den pH-Wert zu verwenden.

Sie haben vielleicht bemerkt, dass der pH-Wert mit der Konzentration an H+-Ionen zusammenhängt. Die Bestimmung des pH-Werts hängt direkt mit der Berechnung des Logarithmus einer Zahl zusammen, die Sie im Mathematikunterricht der 11. Klasse lernen werden. Aber der Zusammenhang zwischen dem Gehalt an Ionen in einer Lösung und dem pH-Wert lässt sich nach folgendem Schema nachvollziehen:

Der pH-Wert wässriger Lösungen der meisten Substanzen und natürlicher Lösungen liegt im Bereich von 1 bis 13 (Abb. 11.2).

Reis. 11.2. pH-Wert verschiedener natürlicher und künstlicher Lösungen

Søren Peder Lauritz Sørensen

Dänischer Physikochemiker und Biochemiker, Präsident der Royal Danish Society. Absolvent der Universität Kopenhagen. Mit 31 wurde er Professor am Danish Polytechnic Institute. Er leitete das angesehene physikalisch-chemische Labor der Carlsberg-Brauerei in Kopenhagen, wo er seine wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen machte. Seine wissenschaftliche Haupttätigkeit ist der Lösungstheorie gewidmet: Er führte das Konzept des Wasserstoffindex (pH) ein und untersuchte die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom Säuregehalt von Lösungen. Für wissenschaftliche Leistungen wird Sørensen in die Liste der "100 herausragenden Chemiker des 20. Jahrhunderts" aufgenommen, in der Wissenschaftsgeschichte blieb er jedoch in erster Linie ein Wissenschaftler, der die Konzepte "pH" und "pH-Metrie" einführte.

Bestimmung des Säuregehalts des Mediums

Zur Bestimmung des Säuregehalts einer Lösung in Laboratorien wird am häufigsten ein Universalindikator verwendet (Abb. 11.3). Anhand seiner Farbe kann man nicht nur das Vorhandensein von Säure oder Lauge, sondern auch den pH-Wert der Lösung mit einer Genauigkeit von 0,5 bestimmen. Für eine genauere Messung des pH-Werts gibt es spezielle Geräte - pH-Meter (Abb. 11.4). Sie ermöglichen es Ihnen, den pH-Wert der Lösung mit einer Genauigkeit von 0,001-0,01 zu bestimmen.

Mit Indikatoren oder pH-Metern können Sie den Fortschritt chemischer Reaktionen überwachen. Wenn beispielsweise Salzsäure zu einer Lösung von Natriumhydroxid hinzugefügt wird, tritt eine Neutralisationsreaktion auf:

Reis. 11.3. Ein Universalindikator bestimmt den ungefähren pH-Wert

Reis. 11.4. Zur Messung des pH-Werts von Lösungen werden spezielle Geräte verwendet - pH-Meter: a - Labor (stationär); b - tragbar

In diesem Fall sind die Lösungen der Edukte und Reaktionsprodukte farblos. Taucht man hingegen die Elektrode eines pH-Meters in die Ausgangslauge, so kann man die vollständige Neutralisation der Lauge mit Säure am pH-Wert der resultierenden Lösung ablesen.

Die Verwendung des pH-Indikators

Die Bestimmung des Säuregehalts von Lösungen ist in vielen Bereichen der Wissenschaft, Industrie und anderen Bereichen des menschlichen Lebens von großer praktischer Bedeutung.

Umweltschützer messen regelmäßig den pH-Wert von Regenwasser, Flüssen und Seen. Ein starker Anstieg des Säuregehalts natürlicher Gewässer kann durch Luftverschmutzung oder den Eintrag von Abfällen aus Industrieunternehmen in Gewässer verursacht werden (Abb. 11.5). Solche Veränderungen ziehen das Absterben von Pflanzen, Fischen und anderen Gewässerbewohnern nach sich.

Der Wasserstoffindex ist für das Studium und die Beobachtung der in lebenden Organismen ablaufenden Prozesse sehr wichtig, da in Zellen zahlreiche chemische Reaktionen ablaufen. In der klinischen Diagnostik wird der pH-Wert von Blutplasma, Urin, Magensaft etc. bestimmt (Abb. 11.6). Der normale Blut-pH-Wert liegt zwischen 7,35 und 7,45. Schon eine kleine Änderung des pH-Werts des menschlichen Blutes verursacht schwere Krankheiten, und bei pH = 7,1 und darunter beginnen irreversible Veränderungen, die zum Tod führen können.

Für die meisten Pflanzen ist der Säuregehalt des Bodens wichtig, daher analysieren Agronomen die Böden im Voraus und bestimmen ihren pH-Wert (Abb. 11.7). Wenn der Säuregehalt für eine bestimmte Kultur zu hoch ist, wird der Boden gekalkt - Kreide oder Kalk wird hinzugefügt.

In der Lebensmittelindustrie wird mit Hilfe von Säure-Base-Indikatoren die Qualitätskontrolle von Lebensmitteln durchgeführt (Abb. 11.8). Beispielsweise beträgt der normale pH-Wert für Milch 6,8. Eine Abweichung von diesem Wert zeigt entweder das Vorhandensein von Verunreinigungen oder deren Säuerung an.

Reis. 11.5. Der Einfluss des pH-Wertes des Wassers in Stauseen auf die Vitalaktivität der darin befindlichen Pflanzen

Der pH-Wert von Kosmetikprodukten, die wir im Alltag verwenden, ist wichtig. Der durchschnittliche pH-Wert für die menschliche Haut beträgt 5,5. Kommt die Haut mit Mitteln in Kontakt, deren Säuregrad deutlich von diesem Wert abweicht, führt dies zu vorzeitiger Hautalterung, deren Schädigung oder Entzündung. Es wurde festgestellt, dass Wäscherinnen, die zum Waschen über einen langen Zeitraum normale Waschseife (pH = 8–10) oder Waschsoda (Na 2 CO 3 , pH = 12–13) verwendeten, die Haut der Hände sehr trocken und rissig wurde. Daher ist es sehr wichtig, verschiedene kosmetische Produkte (Gele, Cremes, Shampoos usw.) mit einem pH-Wert zu verwenden, der dem natürlichen pH-Wert der Haut nahe kommt.

LABORVERSUCHE Nr. 1-3

Ausstattung: Ständer mit Reagenzgläsern, Pipette.

Reagenzien: Wasser, Salzsäure, NaCl, NaOH-Lösungen, Essig, Universalindikator (Lösung oder Indikatorpapier), Lebensmittel und kosmetische Produkte (z. B. Zitrone, Shampoo, Zahnpasta, Waschpulver, kohlensäurehaltige Getränke, Säfte usw.).

Sicherheitsbestimmungen:

Verwenden Sie für Experimente kleine Mengen an Reagenzien;

Achten Sie darauf, dass keine Reagenzien auf die Haut oder in die Augen gelangen; Bei Kontakt mit ätzenden Stoffen mit viel Wasser abwaschen.

Bestimmung von Wasserstoffionen und Hydroxidionen in Lösungen. Bestimmung des ungefähren pH-Wertes von Wasser, alkalischen und sauren Lösungen

1. Gießen Sie 1-2 ml in fünf Reagenzgläser: in Reagenzglas Nr. 1 - Wasser, Nr. 2 - Perchlorsäure, Nr. 3 - Natriumchloridlösung, Nr. 4 - Natriumhydroxidlösung und Nr. 5 - Tafelessig .

2. Geben Sie 2-3 Tropfen Universalindikatorlösung in jedes Röhrchen oder lassen Sie das Indikatorpapier weg. Bestimmen Sie den pH-Wert von Lösungen, indem Sie die Farbe des Indikators mit einer Referenzskala vergleichen. Ziehen Sie Rückschlüsse auf das Vorhandensein von Wasserstoffkationen oder Hydroxidionen in jedem Reagenzglas. Schreiben Sie die Dissoziationsgleichungen für diese Verbindungen auf.

pH-Prüfung von Lebensmitteln und kosmetischen Produkten

Testproben von Lebensmitteln und Kosmetikprodukten mit einem Universalindikator. Um Trockensubstanzen, zum Beispiel Waschpulver, zu untersuchen, müssen sie in einer kleinen Menge Wasser aufgelöst werden (1 Spatel Trockensubstanz pro 0,5-1 ml Wasser). Bestimmen Sie den pH-Wert der Lösungen. Ziehen Sie Rückschlüsse auf den Säuregehalt der Umgebung in jedem der untersuchten Produkte.

Schlüsselidee

Testfragen

130. Das Vorhandensein welcher Ionen in einer Lösung bestimmt ihren Säuregehalt?

131. Welche Ionen werden in sauren Lösungen im Überschuss gefunden? im basischen?

132. Welcher Indikator beschreibt quantitativ den Säuregehalt von Lösungen?

133. Was ist der pH-Wert und der Gehalt an H+-Ionen in Lösungen: a) neutral; b) leicht sauer; c) leicht alkalisch; d) stark sauer; e) stark alkalisch?

Aufgaben zur Beherrschung des Materials

134. Eine wässrige Lösung einer Substanz hat eine alkalische Umgebung. Welche Ionen sind mehr in dieser Lösung: H + oder OH -?

135. Zwei Reagenzgläser enthalten Lösungen von Salpetersäure und Kaliumnitrat. An welchen Indikatoren lässt sich feststellen, in welchem Röhrchen sich eine Salzlösung befindet?

136. Drei Reagenzgläser enthalten Lösungen von Bariumhydroxid, Salpetersäure und Calciumnitrat. Wie erkennt man diese Lösungen mit einem Reagenz?

137. Schreiben Sie aus der obigen Liste getrennt die Formeln der Substanzen auf, deren Lösungen eine Umgebung haben: a) sauer; b) alkalisch; c) neutral. NaCl, HCl, NaOH, HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , Ba(OH) 2 , H 2 S, KNO 3 .

138. Regenwasser hat einen pH-Wert von 5,6. Was bedeutet das? Welche in der Luft enthaltene Substanz, wenn sie in Wasser gelöst ist, bestimmt einen solchen Säuregehalt der Umgebung?

139. Welches Medium (sauer oder alkalisch): a) in einer Shampoolösung (pH = 5,5);

b) im Blut einer gesunden Person (pH = 7,4); c) im menschlichen Magensaft (рН = 1,5); d) im Speichel (pH = 7,0)?

140. Die Zusammensetzung von Kohle, die in Wärmekraftwerken verwendet wird, enthält Stickstoff- und Schwefelverbindungen. Die Emission von Kohleverbrennungsprodukten in die Atmosphäre führt zur Bildung von sogenanntem saurem Regen, der geringe Mengen an Nitrat- oder Sulfitsäuren enthält. Welche pH-Werte sind typisch für solches Regenwasser: mehr als 7 oder weniger als 7?

141. Hängt der pH-Wert einer starken Säurelösung von ihrer Konzentration ab? Begründen Sie die Antwort.

142. Eine Lösung von Phenolphthalein wurde zu einer Lösung gegeben, die 1 Mol Kaliumhydroxid enthielt. Ändert sich die Farbe dieser Lösung, wenn ihr Chloridsäure mit der Menge der Substanz zugesetzt wird: a) 0,5 Mol; b) 1 mol;

c) 1,5 mol?

143. In drei Reagenzgläsern ohne Aufschrift befinden sich farblose Lösungen von Natriumsulfat, Natronlauge und Sulfatsäure. Für alle Lösungen wurde der pH-Wert gemessen: im ersten Röhrchen - 2,3, im zweiten - 12,6, im dritten - 6,9. Welche Tube enthält welche Substanz?

144. Ein Student kaufte destilliertes Wasser in einer Apotheke. Das pH-Meter zeigte an, dass der pH-Wert dieses Wassers 6,0 beträgt. Der Student kochte dieses Wasser dann lange, füllte den Behälter bis zum Rand mit heißem Wasser und schloss den Deckel. Als das Wasser auf Raumtemperatur abgekühlt war, zeigte das pH-Meter 7,0 an. Danach leitete der Student mit einem Schlauch Luft durch das Wasser, und das pH-Meter zeigte wieder 6,0. Wie lassen sich die Ergebnisse dieser pH-Messungen erklären?

145. Warum können Ihrer Meinung nach zwei Essigflaschen desselben Herstellers Lösungen mit leicht unterschiedlichen pH-Werten enthalten?

Das ist Lehrbuchstoff.

Wir untersuchen die Wirkung eines universellen Indikators auf Lösungen einiger Salze

Wie wir sehen können, ist die Umgebung der ersten Lösung neutral (pH=7), die der zweiten sauer (pH< 7), третьего щелочная (рН >7). Wie kann man eine so interessante Tatsache erklären? 🙂

Erinnern wir uns zuerst, was der pH-Wert ist und wovon er abhängt.

Der pH-Wert ist ein Wasserstoffindikator, ein Maß für die Konzentration von Wasserstoffionen in einer Lösung (nach den Anfangsbuchstaben der lateinischen Wörter potentia hydrogeni - die Stärke von Wasserstoff).

Der pH-Wert wird als negativer dezimaler Logarithmus der Konzentration von Wasserstoffionen berechnet, ausgedrückt in Mol pro Liter:

In reinem Wasser bei 25 °C sind die Konzentrationen an Wasserstoffionen und Hydroxidionen gleich und betragen 10 -7 mol/l (pH=7).

Wenn die Konzentrationen beider Ionenarten in einer Lösung gleich sind, ist die Lösung neutral. Wenn > die Lösung sauer ist und wenn > - alkalisch ist.

Aufgrund dessen wird in einigen wässrigen Lösungen von Salzen die Gleichheit der Konzentrationen von Wasserstoffionen und Hydroxidionen verletzt?

Tatsache ist, dass sich das Gleichgewicht der Wasserdissoziation aufgrund der Bindung eines seiner Ionen (oder) mit Salzionen unter Bildung eines schlecht dissoziierten, schwer löslichen oder flüchtigen Produkts verschiebt. Dies ist die Essenz der Hydrolyse.

- Dies ist die chemische Wechselwirkung von Salzionen mit Wasserionen, die zur Bildung eines schwachen Elektrolyten führt - einer Säure (oder eines sauren Salzes) oder einer Base (oder eines basischen Salzes).

Das Wort "Hydrolyse" bedeutet Zersetzung durch Wasser ("Hydro" - Wasser, "Lyse" - Zersetzung).

Je nachdem, welches Salzion mit Wasser wechselwirkt, gibt es drei Arten der Hydrolyse:

žHydrolyse durch Kation (nur Kation reagiert mit Wasser);
žanion-Hydrolyse (nur Anion reagiert mit Wasser);
ž gemeinsame Hydrolyse - Hydrolyse durch Kation und Anion (sowohl Kation als auch Anion reagieren mit Wasser).

Jedes Salz kann als Produkt betrachtet werden, das durch die Wechselwirkung einer Base und einer Säure entsteht:

Salzhydrolyse ist die Wechselwirkung seiner Ionen mit Wasser, die zum Auftreten einer sauren oder alkalischen Umgebung führt, jedoch nicht von der Bildung eines Niederschlags oder Gases begleitet wird.
Der Hydrolyseprozess läuft nur unter Beteiligung ab löslich Salz und besteht aus zwei Stufen:
1)Dissoziation Salz in Lösung irreversibel Reaktion (Dissoziationsgrad oder 100%);
2) eigentlich , d.h. Wechselwirkung von Salzionen mit Wasser reversibel Reaktion (Hydrolysegrad ˂ 1, bzw. 100 %)
Die Gleichungen der 1. und 2. Stufe - die erste ist irreversibel, die zweite reversibel - können nicht addiert werden!
Beachten Sie, dass Salze durch Kationen gebildet werden Laugen und Anionen stark Säuren werden nicht hydrolysiert, sie dissoziieren nur, wenn sie in Wasser gelöst werden. In Lösungen von Salzen KCl, NaNO 3 , NaSO 4 und BaI, das Medium neutral.

Anionenhydrolyse

Bei Interaktion Anionen gelöstes Salz mit Wasser heißt der Vorgang Salzhydrolyse am Anion.
1) KNO 2 = K + + NO 2 – (Dissoziation)
2) NO 2 – + H 2 O ↔ HNO 2 + OH – (Hydrolyse)
Die Dissoziation des KNO 2 -Salzes verläuft vollständig, die Hydrolyse des NO 2 -Anions - in sehr geringem Maße (für eine 0,1 M Lösung - um 0,0014%), aber dies reicht aus, um die Lösung zu werden alkalisch(unter den Hydrolyseprodukten befindet sich ein OH-Ion -), darin p H = 8,14.
Anionen werden nur hydrolysiert schwach Säuren (in diesem Beispiel das Nitrition NO 2 entsprechend der schwachen salpetrigen Säure HNO 2 ). Das Anion einer schwachen Säure zieht das im Wasser vorhandene Wasserstoffkation an sich und bildet ein Molekül dieser Säure, während das Hydroxidion frei bleibt:
NO 2 – + H 2 O (H +, OH –) ↔ HNO 2 + OH –
Beispiele:
a) NaClO \u003d Na + + ClO -
ClO – + H 2 O ↔ HClO + OH –
b) LiCN = Li + + CN –
CN – + H 2 O ↔ HCN + OH –
c) Na 2 CO 3 \u003d 2Na + + CO 3 2-
CO 3 2– + H 2 O ↔ HCO 3 – + OH –
d) K 3 PO 4 \u003d 3K + + PO 4 3-
PO 4 3– + H 2 O ↔ HPO 4 2– + OH –
e) BaS = Ba 2+ + S 2–
S 2– + H 2 O ↔ HS – + OH –
Bitte beachten Sie, dass Sie in den Beispielen (c-e) die Anzahl der Wassermoleküle nicht erhöhen können und anstelle von Hydroanionen (HCO 3, HPO 4, HS) die Formeln der entsprechenden Säuren schreiben (H 2 CO 3, H 3 PO 4, H 2 S ). Die Hydrolyse ist eine reversible Reaktion und kann nicht „bis zum Ende“ (vor der Bildung einer Säure) ablaufen.
Wenn in einer Lösung ihres NaCO 3 -Salzes eine so instabile Säure wie H 2 CO 3 gebildet würde, würde CO 2 aus der Gaslösung freigesetzt (H 2 CO 3 \u003d CO 2 + H 2 O). Wenn jedoch Soda in Wasser gelöst wird, bildet sich eine transparente Lösung ohne Gasentwicklung, was ein Beweis für die Unvollständigkeit der Hydrolyse des Anions ist, wobei in der Lösung nur Kohlensäurehydranionen HCO 3 - erscheinen.
Der Grad der Salzhydrolyse durch das Anion hängt vom Dissoziationsgrad des Hydrolyseprodukts, der Säure, ab. Je schwächer die Säure, desto höher der Hydrolysegrad. Beispielsweise werden CO 3 2-, PO 4 3- und S 2- Ionen stärker hydrolysiert als das NO 2 -Ion, da die Dissoziation von H 2 CO 3 und H 2 S in der 2. Stufe und H 3 PO erfolgt 4 in Die 3. Stufe verläuft viel weniger als die Dissoziation der HNO 2 -Säure. Daher werden Lösungen beispielsweise aus Na 2 CO 3 , K 3 PO 4 und BaS stark alkalisch(was leicht an der Seifennote von Soda zu überprüfen ist) .

Ein Überschuss an OH-Ionen in einer Lösung lässt sich leicht mit einem Indikator feststellen oder mit speziellen Messgeräten (pH-Metern) messen.
Wenn in einer konzentrierten Lösung eines Salzes, das durch das Anion stark hydrolysiert wird,
B. Na 2 CO 3 , Aluminium hinzufügen, dann reagiert letzteres (aufgrund von Amphoterismus) mit Alkali und es wird eine Wasserstoffentwicklung beobachtet. Dies ist ein zusätzlicher Beweis für eine Hydrolyse, da wir der Sodalösung kein NaOH-Alkali zugesetzt haben!

Achten Sie besonders auf Salze von Säuren mittlerer Stärke - Orthophosphorsäure und Schwefel. In der ersten Stufe dissoziieren diese Säuren ziemlich gut, sodass ihre sauren Salze keiner Hydrolyse unterliegen und das Medium der Lösung solcher Salze sauer ist (aufgrund des Vorhandenseins eines Wasserstoffkations in der Zusammensetzung des Salzes). Und die durchschnittlichen Salze werden durch das Anion hydrolysiert - das Medium ist alkalisch. Hydrosulfite, Hydrophosphate und Dihydrophosphate werden also nicht durch das Anion hydrolysiert, das Medium ist sauer. Sulfite und Phosphate werden durch das Anion hydrolysiert, das Milieu ist alkalisch.

Hydrolyse durch Kation

Bei der Wechselwirkung eines Kations eines gelösten Salzes mit Wasser heißt der Vorgang
Salzhydrolyse am Kation

1) Ni(NO 3) 2 = Ni 2+ + 2NO 3 - (Dissoziation)
2) Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H + (Hydrolyse)

Die Dissoziation des Ni (NO 3) 2-Salzes verläuft vollständig, die Hydrolyse des Ni 2+ -Kations - in sehr geringem Maße (für eine 0,1 M Lösung - um 0,001%), aber dies reicht aus, damit das Medium sauer wird (unter den Hydrolyseprodukten befindet sich ein H + -Ion).

Nur Kationen schwerlöslicher basischer und amphoterer Hydroxide und das Ammoniumkation werden hydrolysiert. NH4+. Das Metallkation spaltet das Hydroxidion vom Wassermolekül ab und setzt das Wasserstoffkation H + frei.

Das Ammoniumkation bildet durch Hydrolyse eine schwache Base - Ammoniakhydrat und ein Wasserstoffkation:

NH 4 + + H 2 O ↔ NH 3 H 2 O + H +

Bitte beachten Sie, dass Sie die Anzahl der Wassermoleküle nicht erhöhen können und anstelle von Hydroxokationen (z. B. NiOH +) Hydroxidformeln schreiben (z. B. Ni (OH) 2). Wenn sich Hydroxide bilden würden, würden aus Salzlösungen Niederschläge ausfallen, was nicht beobachtet wird (diese Salze bilden transparente Lösungen).
Ein Überschuss an Wasserstoffkationen lässt sich leicht mit einem Indikator nachweisen oder mit speziellen Instrumenten messen. Magnesium oder Zink werden in eine konzentrierte Lösung eines Salzes eingebracht, das durch das Kation stark hydrolysiert wird, dann reagieren letztere mit der Säure unter Freisetzung von Wasserstoff.

Wenn das Salz unlöslich ist, findet keine Hydrolyse statt, da die Ionen nicht mit Wasser wechselwirken.

Hydrolyse ist die Wechselwirkung von Stoffen mit Wasser, wodurch sich das Medium der Lösung ändert.

1. Salz wird aus einer starken Base und einer starken Säure gebildet.

Na + + H 2 O Cl - + H 2 O

2. Wenn das Salz durch ein Kation einer starken Base und ein Anion einer schwachen Säure gebildet wird, dann findet eine Hydrolyse am Anion statt.

Na 2 CO 3 + HOH \(\leftrightarrow\) NaHCO 3 + NaOH

Da sich OH-Ionen in der Lösung anreichern, ist das Medium alkalisch, pH > 7.

3. Wenn das Salz durch ein Kation einer schwachen Base und ein Anion einer starken Säure gebildet wird, dann schreitet die Hydrolyse entlang des Kations fort.

Cu 2+ + HOH \(\leftrightarrow\) CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH \(\leftrightarrow\) CuOHCl + HCl