Mitkä suolaliuokset ovat emäksisiä? Vesi. Neutraali, hapan ja emäksinen ympäristö. Vahvat protoliitit. Suolan hydrolyysi. Vesiliuosten ympäristö: hapan, neutraali, emäksinen

26.11.2019

Kemiallisesti liuoksen pH voidaan määrittää käyttämällä happo-emäs-indikaattoreita.

Happo-emäs-indikaattorit ovat orgaanisia aineita, joiden väri riippuu väliaineen happamuudesta.

Yleisimmät indikaattorit ovat lakmus, metyylioranssi, fenolftaleiini. Lakmus muuttuu punaiseksi happamassa ympäristössä ja siniseksi emäksisessä ympäristössä. Fenolftaleiini on väritöntä happamassa väliaineessa, mutta muuttuu karmiininpunaiseksi emäksisessä väliaineessa. Metyylioranssi muuttuu punaiseksi happamassa ympäristössä ja keltaiseksi emäksisessä ympäristössä.

Laboratoriokäytännössä usein sekoitetaan useita indikaattoreita, jotka valitaan siten, että seoksen väri vaihtelee laajalla pH-arvoalueella. Niiden avulla voit määrittää liuoksen pH:n jopa yhden tarkkuudella. Näitä seoksia kutsutaan yleismaailmalliset indikaattorit.

On olemassa erityisiä laitteita - pH-mittareita, joilla voit määrittää liuosten pH:n välillä 0-14 0,01 pH-yksikön tarkkuudella.

Suolan hydrolyysi

Kun joitain suoloja liukenee veteen, veden dissosiaatioprosessin tasapaino häiriintyy ja vastaavasti väliaineen pH muuttuu. Tämä johtuu siitä, että suolat reagoivat veden kanssa.

Suolan hydrolyysi – liuenneiden suola-ionien kemiallinen vaihtovuorovaikutus veden kanssa, mikä johtaa heikosti dissosioituvien tuotteiden muodostumiseen (heikkojen happojen tai emästen molekyylit, happamien suolojen anionit tai emäksisten suolojen kationit) ja siihen liittyy väliaineen pH:n muutos.

Harkitse hydrolyysiprosessia suolan muodostavien emästen ja happojen luonteesta riippuen.

Vahvojen happojen ja vahvojen emästen muodostamat suolat (NaCl, kno3, Na2so4 jne.).

Sanokaamme että kun natriumkloridi reagoi veden kanssa, tapahtuu hydrolyysireaktio, jossa muodostuu happoa ja emästä:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

Tämän vuorovaikutuksen luonteen oikean ymmärtämiseksi kirjoitamme reaktioyhtälön ionimuotoon ottaen huomioon, että ainoa heikosti dissosioituva yhdiste tässä järjestelmässä on vesi:

Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl -

Identtisten ionien pelkistyessä veden dissosiaatioyhtälö jää yhtälön vasemmalle ja oikealle puolelle:

H 2 O ↔ H + + OH -

Kuten voidaan nähdä, liuoksessa ei ole ylimääräisiä H+- tai OH-ioneja verrattuna niiden pitoisuuteen vedessä. Lisäksi ei muodostu muita heikosti dissosioituvia tai niukkaliukoisia yhdisteitä. Tästä päätämme näin vahvojen happojen ja emästen muodostamat suolat eivät hydrolysoitu, ja näiden suolojen liuosten reaktio on sama kuin vedessä, neutraali (pH = 7).

Kun laaditaan ioni-molekyyliyhtälöitä hydrolyysireaktioihin, on välttämätöntä:

1) kirjoita suolan dissosiaatioyhtälö;

2) määrittää kationin ja anionin luonne (löydä heikon emäksen kationi tai heikon hapon anioni);

3) kirjoita reaktion ioni-molekyyliyhtälö, koska vesi on heikko elektrolyytti ja että varausten summan tulee olla sama yhtälön molemmissa osissa.

Heikosta haposta ja vahvasta emäksestä muodostuneet suolat

(Na 2 CO 3 , K 2 S, CH 3 COONa ja muut .)

Harkitse natriumasetaatin hydrolyysireaktiota. Tämä suola liuoksessa hajoaa ioneiksi: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na + on vahvan emäksen kationi, CH 3 COO - on heikon hapon anioni.

Na + -kationit eivät voi sitoa vesiioneja, koska NaOH, vahva emäs, hajoaa täysin ioneiksi. Heikon etikkahapon CH 3 COO anionit sitovat vetyioneja muodostaen hieman dissosioitunutta etikkahappoa:

CH 3 COO - + HOH ↔ CH 3 COOH + OH -

Voidaan nähdä, että CH 3 COONa:n hydrolyysin seurauksena liuokseen muodostui ylimäärä hydroksidi-ioneja ja väliaineen reaktio muuttui emäksiseksi (рН > 7).

Näin ollen voidaan päätellä, että heikon hapon ja vahvan emäksen muodostamat suolat hydrolysoituvat anionissa ( An n - ). Tässä tapauksessa suolaanionit sitovat H-ioneja + , ja OH-ionit kerääntyvät liuokseen - , joka aiheuttaa alkalisen ympäristön (pH > 7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1) - + OH -, (pisteessä n = 1 muodostuu HAn - heikko happo).

Kaksi- ja kolmiemäksisten heikkojen happojen ja vahvojen emästen muodostamien suolojen hydrolyysi etenee vaiheittain

Harkitse kaliumsulfidin hydrolyysiä. K 2 S dissosioituu liuoksessa:

K2S ↔ 2K+ + S2-;

K+ on vahvan emäksen kationi, S2 on heikon hapon anioni.

Kaliumkationit eivät osallistu hydrolyysireaktioon, vain heikon rikkihapon anionit ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa. Tässä reaktiossa muodostuu ensimmäisessä vaiheessa heikosti dissosioituvia HS-ioneja ja toisessa vaiheessa heikkoa happoa H2S:

1. vaihe: S 2- + HOH ↔ HS - + OH -;

2. vaihe: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH -.

Hydrolyysin ensimmäisessä vaiheessa muodostuneet OH-ionit vähentävät merkittävästi hydrolyysin todennäköisyyttä seuraavassa vaiheessa. Tästä johtuen vasta ensimmäisen vaiheen läpi etenevällä prosessilla on yleensä käytännön merkitys, mikä on pääsääntöisesti rajoitettua arvioitaessa suolojen hydrolyysiä normaaleissa olosuhteissa.

Hydrolyysi on aineiden vuorovaikutusta veden kanssa, jonka seurauksena liuoksen väliaine muuttuu.

Heikkojen elektrolyyttien kationit ja anionit pystyvät olemaan vuorovaikutuksessa veden kanssa muodostaen stabiileja mataladissosiaatioyhdisteitä tai ioneja, minkä seurauksena liuosväliaine muuttuu. Vesikaavat hydrolyysiyhtälöissä kirjoitetaan yleensä muodossa H-OH. Veden kanssa reagoidessaan heikkojen emästen kationit ottavat pois hydroksyyli-ionin vedestä ja liuokseen muodostuu ylimäärä H +:aa. Liuos muuttuu happamaksi. Heikkojen happojen anionit houkuttelevat H +:aa vedestä, ja väliaineen reaktio muuttuu emäksiseksi.

Epäorgaanisessa kemiassa joutuu useimmiten käsittelemään suolojen hydrolyysiä, ts. suola-ionien vaihtovuorovaikutuksella vesimolekyylien kanssa niiden liukenemisprosessissa. Hydrolyysillä on 4 muunnelmaa.

1. Suola muodostuu vahvasta emäksestä ja vahvasta haposta.

Tällainen suola ei käytännössä ole hydrolysoitunut. Samaan aikaan veden dissosiaatiotasapaino suola-ionien läsnäollessa ei juuri häiriinny, joten pH = 7, väliaine on neutraali.

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

2. Jos suola muodostuu vahvan emäksen kationista ja heikon hapon anionista, niin anionissa tapahtuu hydrolyysi.

Na 2CO 3 + HOH NaHCO 3 + NaOH

Koska OH-ioneja kerääntyy liuokseen, väliaine on emäksistä, pH> 7.

3. Jos suola muodostuu heikon emäksen kationista ja vahvan hapon anionista, niin hydrolyysi etenee kationia pitkin.

Cu 2+ + HOH CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH CuOHCl + HCl

Koska H + -ionit kerääntyvät liuokseen, väliaine on hapan, pH<7.

4. Suola, jonka muodostaa heikon emäksen kationi ja heikon hapon anioni, hydrolysoituu sekä kationissa että anionissa.

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

CH 3 COO - +
+ HOH NH 4 OH + CH 3 COOH

Tällaisten suolojen liuoksilla on joko hieman hapan tai lievästi emäksinen ympäristö, ts. pH-arvo on lähellä 7. Väliaineen reaktio riippuu hapon ja emäksen dissosiaatiovakioiden suhteesta. Hyvin heikkojen happojen ja emästen muodostamien suolojen hydrolyysi on käytännössä peruuttamatonta. Nämä ovat pääasiassa alumiinin, kromin ja raudan sulfideja ja karbonaatteja.

Al2S3 + 3HOH 2Al(OH)3 + 3H2S

Suolaliuoksen väliainetta määritettäessä on otettava huomioon, että liuoksen väliaineen määrää vahva komponentti. Jos suolan muodostaa happo, joka on vahva elektrolyytti, liuoksen väliaine on hapan. Jos emäs on vahva elektrolyytti, se on emäksinen.

Esimerkki. Liuoksen ympäristö on emäksinen

1) Pb(NO3)2; 2) Na2C03; 3) NaCl; 4) NaNO 3

1) Pb (NO 3) 2 lyijy (II) nitraatti. Suola koostuu heikosta pohjasta ja vahva happo, tarkoittaa liuosväliainetta hapan.

2) Na 2CO 3 natriumkarbonaatti. Muodostunut suola vahva pohja ja heikko happo, sitten liuosväliaine emäksinen.

3) NaCl; 4) NaNO 3 Suoloja muodostavat vahva emäs NaOH ja vahvat hapot HCl ja HNO 3 . Liuoksen väliaine on neutraali.

Oikea vastaus 2) Na2CO3

Indikaattoripaperi kastettiin suolaliuoksiin. NaCl- ja NaNO 3 -liuoksissa se ei vaihtanut väriä, mikä tarkoittaa liuosväliainetta neutraali. Liuoksessa Pb (NO 3) 2 muuttui punaiseksi, liuosväliaine hapan. Liuoksessa Na 2CO 3 muuttui siniseksi, liuosväliaine emäksinen.

Muistaa:

Neutralointireaktio on hapon ja emäksen välinen reaktio, joka tuottaa suolaa ja vettä;

Puhtaalla vedellä kemistit ymmärtävät kemiallisesti puhdasta vettä, joka ei sisällä epäpuhtauksia ja liuenneita suoloja, eli tislattua vettä.

Ympäristön happamuus

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

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

Happamissa liuoksissa niiden dissosioitumisen seurauksena ilmaantuu lisää H+-ioneja. Tällaisissa liuoksissa on paljon enemmän H + -ioneja kuin OH - ioneja, jotka muodostuvat veden lievässä dissosiaatiossa, joten näitä liuoksia kutsutaan happamiksi (kuva 11.1, vasemmalla). On tapana sanoa, että tällaisissa liuoksissa hapan ympäristö. Mitä enemmän H+-ioneja liuoksessa on, sitä suurempi on väliaineen happamuus.

Alkaliliuoksissa dissosiaatiosta johtuen OH-ionit ovat päinvastoin hallitsevia, ja H + -kationit ovat melkein poissa veden merkityksettömästä dissosiaatiosta johtuen. Tällaisten liuosten ympäristö on emäksinen (kuva 11.1, oikea). Mitä suurempi OH-ionien pitoisuus on, sitä emäksisempi liuosväliaine on.

Pöytäsuolan liuoksessa H+- ja OH-ionien lukumäärä on sama ja yhtä suuri kuin 1. 10-7 mol 1 litrassa liuosta. Tällaista ympäristöä kutsutaan neutraaliksi (kuva 11.1, keskellä). Itse asiassa tämä tarkoittaa, että liuos ei sisällä happoa eikä alkalia. Neutraali ympäristö on ominaista joidenkin (emästen ja vahvan hapon muodostamien) suolojen ja monien orgaanisten aineiden liuoksille. Puhtaalla vedellä on myös neutraali ympäristö.

Vetyilmaisin

Jos vertaamme kefirin ja sitruunamehun makua, voimme turvallisesti sanoa, että sitruunamehu on paljon happamampaa, eli näiden liuosten happamuus on erilainen. Tiedät jo, että puhdas vesi sisältää myös H+-ioneja, mutta vesi ei maistu happamalta. Tämä johtuu H+-ionien liian alhaisesta pitoisuudesta. Usein ei riitä, että sanotaan, että ympäristö on hapan tai emäksinen, vaan se on karakterisoitava kvantitatiivisesti.

Ympäristön happamuus on kvantitatiivisesti karakterisoitu pitoisuuteen liittyvällä vetyindikaattorilla pH (lausutaan "p-tuhka").

vetyioneja. pH-arvo vastaa tiettyä vetykationien määrää 1 litrassa liuosta. Puhtaassa vedessä ja neutraaleissa liuoksissa 1 litra sisältää 1. 10 7 mol H + -ioneja ja pH-arvo on 7. Happamissa liuoksissa H + -kationien pitoisuus on suurempi kuin puhtaassa vedessä ja pienempi alkalisissa liuoksissa. Tämän mukaisesti myös pH-arvo muuttuu: happamassa ympäristössä se vaihtelee välillä 0-7 ja emäksisessä välillä 7-14. Tanskalainen kemisti Peder Sørensen ehdotti ensimmäistä kertaa pH-arvon käyttöä.

Olet ehkä huomannut, että pH-arvo liittyy H+-ionien pitoisuuteen. PH:n määrittäminen liittyy suoraan luvun logaritmin laskemiseen, jota opiskelet matematiikan tunneilla luokalla 11. Mutta liuoksen ionipitoisuuden ja pH-arvon välinen suhde voidaan jäljittää seuraavan kaavion mukaisesti:

Useimpien aineiden ja luonnonliuosten vesiliuosten pH-arvo on välillä 1-13 (kuva 11.2).

Riisi. 11.2. Erilaisten luonnollisten ja keinotekoisten liuosten pH-arvo

Søren Peder Lauritz Sørensen

Tanskalainen fysikaalinen kemisti ja biokemisti, Tanskan kuninkaallisen seuran puheenjohtaja. Valmistunut Kööpenhaminan yliopistosta. 31-vuotiaana hänestä tuli professori Tanskan ammattikorkeakoulussa. Hän johti arvostettua fysikaalista ja kemiallista laboratoriota Carlsbergin panimossa Kööpenhaminassa, missä hän teki tärkeimmät tieteelliset löytönsä. Hänen pääasiallinen tieteellinen toimintansa on omistettu liuosteorialle: hän esitteli vetyindeksin (pH) käsitteen, tutki entsyymiaktiivisuuden riippuvuutta liuosten happamuudesta. Tieteellisistä saavutuksista Sørensen on mukana "100 1900-luvun erinomaisen kemistin" luettelossa, mutta tieteen historiassa hän pysyi ensisijaisesti tiedemiehenä, joka esitteli käsitteet "pH" ja "pH-metria".

Väliaineen happamuuden määritys

Liuoksen happamuuden määrittämiseen laboratorioissa käytetään useimmiten yleisindikaattoria (kuva 11.3). Sen värin perusteella voidaan määrittää paitsi hapon tai alkalin läsnäolo, myös liuoksen pH-arvo 0,5:n tarkkuudella. Tarkempaa pH-mittausta varten on olemassa erityisiä laitteita - pH-mittareita (kuva 11.4). Niiden avulla voit määrittää liuoksen pH:n tarkkuudella 0,001-0,01.

Indikaattorien tai pH-mittareiden avulla voit seurata kemiallisten reaktioiden etenemistä. Esimerkiksi, jos suolahappoa lisätään natriumhydroksidiliuokseen, tapahtuu neutralointireaktio:

Riisi. 11.3. Yleisindikaattori määrittää likimääräisen pH-arvon

Riisi. 11.4. Liuosten pH:n mittaamiseen käytetään erityisiä laitteita - pH-mittareita: a - laboratorio (kiinteä); b - kannettava

Tässä tapauksessa reaktanttien ja reaktiotuotteiden liuokset ovat värittömiä. Jos pH-mittarin elektrodi kuitenkin asetetaan alkuperäiseen alkaliliuokseen, emäksen täydellinen neutraloituminen hapolla voidaan arvioida saadun liuoksen pH-arvon perusteella.

pH-indikaattorin käyttö

Liuosten happamuuden määrittämisellä on suuri käytännön merkitys monilla tieteen, teollisuuden ja muilla ihmiselämän aloilla.

Ympäristönsuojelijat mittaavat säännöllisesti sadeveden, jokien ja järvien pH:ta. Luonnonvesien happamuuden voimakas nousu voi johtua ilman saastumisesta tai teollisuusyritysten jätteiden pääsystä vesistöihin (kuva 11.5). Tällaiset muutokset johtavat kasvien, kalojen ja muiden vesistöjen asukkaiden kuolemaan.

Vetyindeksi on erittäin tärkeä elävissä organismeissa tapahtuvien prosessien tutkimisessa ja havainnoinnissa, koska soluissa tapahtuu lukuisia kemiallisia reaktioita. Kliinisessä diagnostiikassa määritetään veriplasman, virtsan, mahanesteen jne. pH (kuva 11.6). Normaali veren pH on 7,35 ja 7,45 välillä. Pienikin muutos ihmisen veren pH:ssa aiheuttaa vakavan sairauden, ja pH = 7,1:ssä ja sen alapuolella alkaa peruuttamattomia muutoksia, jotka voivat johtaa kuolemaan.

Useimmille kasveille maaperän happamuus on tärkeää, joten agronomit analysoivat maaperän etukäteen ja määrittävät niiden pH:n (kuva 11.7). Jos happamuus on liian korkea tietylle satolle, maaperä kalkitaan - lisätään liitua tai kalkkia.

Elintarviketeollisuudessa happo-emäs-indikaattoreiden avulla suoritetaan elintarvikkeiden laadunvalvontaa (kuva 11.8). Esimerkiksi maidon normaali pH on 6,8. Poikkeama tästä arvosta osoittaa joko epäpuhtauksien esiintymisen tai sen happamuuden.

Riisi. 11.5. Altaiden veden pH-tason vaikutus kasvien elintärkeään toimintaan niissä

Arkielämässä käyttämiemme kosmeettisten tuotteiden pH-arvo on tärkeä. Ihmisen ihon pH on keskimäärin 5,5. Jos iho joutuu kosketuksiin tuotteiden kanssa, joiden happamuus poikkeaa merkittävästi tästä arvosta, se johtaa ihon ennenaikaiseen ikääntymiseen, vaurioitumiseen tai tulehdukseen. Todettiin, että pyykijoiden, jotka käyttivät pesuun pitkään tavallista pesusaippuaa (pH = 8-10) tai pesusoodaa (Na 2 CO 3, pH = 12-13), käsien iho kuivui ja halkeili. Siksi on erittäin tärkeää käyttää erilaisia kosmeettisia tuotteita (geelit, voiteet, shampoot jne.), joiden pH on lähellä ihon luonnollista pH:ta.

LABORATORIKOKEET nro 1-3

Varustus: teline koeputkilla, pipetti.

Reagenssit: vesi, kloorivetyhappo, NaCl, NaOH-liuokset, pöytäetikka, yleisindikaattori (liuos tai indikaattoripaperi), elintarvikkeet ja kosmeettiset tuotteet (esim. sitruuna, shampoo, hammastahna, pesujauhe, hiilihapotetut juomat, mehut jne.).

Turvallisuussäännöt:

Käytä kokeita varten pieniä määriä reagensseja;

Varo, ettei reagensseja pääse iholle tai silmiin. jos joutuu kosketuksiin syövyttävän aineen kanssa, pese se pois runsaalla vedellä.

Vetyionien ja hydroksidi-ionien määritys liuoksissa. Veden, emäksisten ja happamien liuosten likimääräisen pH-arvon määrittäminen

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

2. Lisää 2-3 tippaa yleisindikaattoriliuosta jokaiseen putkeen tai jätä pois indikaattoripaperi. Määritä liuosten pH vertaamalla indikaattorin väriä vertailuasteikkoon. Tee johtopäätökset vetykationien tai hydroksidi-ionien läsnäolosta kussakin koeputkessa. Kirjoita näiden yhdisteiden dissosiaatioyhtälöt.

Elintarvikkeiden ja kosmeettisten tuotteiden pH-testaus

Testaa näytteitä elintarvikkeista ja kosmeettisista tuotteista yleisindikaattorilla. Kuiva-aineiden, esimerkiksi pesujauheen, tutkimiseksi ne on liuotettava pieneen määrään vettä (1 lastalla kuiva-ainetta 0,5-1 ml vettä kohti). Määritä liuosten pH. Tee johtopäätökset ympäristön happamuudesta kussakin tutkitussa tuotteessa.

Keskeinen idea

testikysymykset

130. Minkä ionien läsnäolo liuoksessa määrää sen happamuuden?

131. Mitä ioneja löytyy ylimäärin happamissa liuoksissa? alkalisessa?

132. Mikä indikaattori kuvaa kvantitatiivisesti liuosten happamuutta?

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

Tehtävät materiaalin hallitsemiseksi

134. Jonkin aineen vesiliuoksella on emäksinen ympäristö. Mitä ioneja on enemmän tässä liuoksessa: H + vai OH -?

135. Kaksi koeputkea sisältävät nitraattihapon ja kaliumnitraatin liuoksia. Millä indikaattoreilla voidaan määrittää, mikä putki sisältää suolaliuosta?

136. Kolme koeputkea sisältävät bariumhydroksidin, nitraattihapon ja kalsiumnitraatin liuoksia. Kuinka tunnistaa nämä liuokset käyttämällä yhtä reagenssia?

137. Kirjoita yllä olevasta luettelosta erikseen niiden aineiden kaavat, joiden liuoksissa on ympäristö: a) hapan; b) alkalinen; c) neutraali. NaCl, HCl, NaOH, HNO3, H3PO4, H2S04, Ba(OH)2, H2S, KNO3.

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

139. Mikä väliaine (hapan tai emäksinen): a) shampooliuoksessa (pH = 5,5);

b) terveen ihmisen veressä (pH = 7,4); c) ihmisen mahanesteessä (рН = 1,5); d) syljessä (pH = 7,0)?

140. Lämpövoimalaitoksissa käytettävän hiilen koostumus sisältää typpi- ja rikkiyhdisteitä. Hiilen palamistuotteiden päästäminen ilmakehään johtaa ns. happosateen muodostumiseen, joka sisältää pieniä määriä nitraatti- tai sulfiittihappoja. Mitkä pH-arvot ovat tyypillisiä sellaiselle sadevedelle: yli 7 tai alle 7?

141. Riippuuko vahvan hapon liuoksen pH sen pitoisuudesta? Perustele vastaus.

142. Fenolftaleiiniliuos lisättiin liuokseen, joka sisälsi 1 mol kaliumhydroksidia. Muuttuuko tämän liuoksen väri, jos siihen lisätään kloridihappoa määrällä ainetta: a) 0,5 mol; b) 1 mol;

c) 1,5 mol?

143. Kolmessa koeputkessa ilman merkintöjä on värittömiä natriumsulfaatin, natriumhydroksidin ja sulfaattihapon liuoksia. Kaikille liuoksille mitattiin pH-arvo: 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-arvo on 6,0. Opiskelija keitti sitten tätä vettä pitkään, täytti astian yläosaan kuumalla vedellä ja sulki kannen. Kun vesi jäähtyi huoneenlämpötilaan, pH-mittari näytti 7,0. Sen jälkeen opiskelija kuljetti ilmaa veden läpi putkella ja pH-mittari näytti taas 6,0. Miten näiden pH-mittausten tulokset voidaan selittää?

145. Miksi luulet, että kaksi pulloa saman valmistajan etikkaa voi sisältää liuoksia, joiden pH-arvot ovat hieman erilaiset?

Tämä on oppikirjamateriaalia.

Tutkimme yleisindikaattorin vaikutusta joidenkin suolojen liuoksiin

Kuten näemme, ensimmäisen liuoksen ympäristö on neutraali (pH=7), toisen on hapan (pH)< 7), третьего щелочная (рН >7). Kuinka selittää näin mielenkiintoinen tosiasia? 🙂

Ensin muistellaan, mikä pH on ja mistä se riippuu.

pH on vetyindikaattori, vetyionien pitoisuuden mitta liuoksessa (latinalaisten sanojen potentia hydrogeni - vedyn vahvuus) ensimmäisten kirjainten mukaan.

pH lasketaan vetyionien pitoisuuden negatiivisena desimaalilogaritmina, joka ilmaistaan mooleina litrassa:

Puhtaassa vedessä 25 °C:ssa vetyionien ja hydroksidi-ionien pitoisuudet ovat samat ja ovat 10 -7 mol/l (pH=7).

Kun molempien ionityyppien pitoisuudet liuoksessa ovat samat, liuos on neutraali. Kun > liuos on hapan ja kun > - emäksinen.

Mistä johtuu, että joissakin suolojen vesiliuoksissa vety-ionien ja hydroksidi-ionien pitoisuuksien yhtäläisyys rikotaan?

Tosiasia on, että veden dissosiaation tasapaino muuttuu, koska yksi sen ioneista (tai) sitoutuu suola-ioneihin, jolloin muodostuu huonosti dissosioitunut, tuskin liukeneva tai haihtuva tuote. Tämä on hydrolyysin ydin.

- tämä on suola-ionien kemiallinen vuorovaikutus vesi-ionien kanssa, mikä johtaa heikon elektrolyytin - hapon (tai happosuolan) tai emäksen (tai emäksisen suolan) - muodostumiseen.

Sana "hydrolyysi" tarkoittaa hajoamista veden vaikutuksesta ("hydro" - vesi, "lysis" - hajoaminen).

Riippuen siitä, mikä suolaioni on vuorovaikutuksessa veden kanssa, on olemassa kolmenlaisia hydrolyysiä:

žhydrolyysi kationin avulla (vain kationi reagoi veden kanssa);
žanionihydrolyysi (vain anioni reagoi veden kanssa);
ž nivelhydrolyysi - hydrolyysi kationin ja anionin avulla (sekä kationi että anioni reagoivat veden kanssa).

Mitä tahansa suolaa voidaan pitää tuotteena, joka muodostuu emäksen ja hapon vuorovaikutuksesta:

Suolan hydrolyysi on sen ionien vuorovaikutusta veden kanssa, mikä johtaa happamaan tai emäksiseen ympäristöön, mutta siihen ei liity sakan tai kaasun muodostumista.
Hydrolyysiprosessi etenee vain osallistumalla liukeneva suolaa ja koostuu kahdesta vaiheesta:
1)dissosiaatio suolaa liuoksessa peruuttamaton reaktio (dissosiaatioaste tai 100 %);
2) itse asiassa , eli suola-ionien vuorovaikutus veden kanssa käännettävä reaktio (hydrolyysiaste ˂ 1 tai 100 %)
1. ja 2. vaiheen yhtälöitä - ensimmäinen niistä on peruuttamaton, toinen on palautuva - ei voida lisätä!
Huomaa, että kationien muodostamat suolat alkalit ja anionit vahva hapot eivät hydrolysoi, ne hajoavat vain veteen liuotettuina. Suolojen KCl, NaNO 3, NaSO 4 ja BaI liuoksissa väliaine neutraali.

Anionien hydrolyysi

Vuorovaikutuksen tapauksessa anionit liuotettu suola veteen prosessia kutsutaan suolahydrolyysi anionissa.
1) KNO 2 = K + + NO 2 - (dissosiaatio)
2) NO 2 - + H 2 O ↔ HNO 2 + OH - (hydrolyysi)
KNO 2 -suolan dissosiaatio etenee täydellisesti, NO 2 -anionin hydrolyysi - hyvin vähäisessä määrin (0,1 M liuoksella - 0,0014 %), mutta tämä riittää liuoksen muodostumiseen. emäksinen(hydrolyysituotteiden joukossa on OH-ioni -), siinä p H = 8,14.
Anionit hydrolysoituvat vain heikko hapot (tässä esimerkissä nitriitti-ioni NO 2, joka vastaa heikkoa typpioksiduulihappoa HNO 2). Heikon hapon anioni vetää vedessä olevan vetykationin puoleensa ja muodostaa tämän hapon molekyylin, kun taas hydroksidi-ioni pysyy vapaana:
NO 2 - + H 2 O (H +, OH -) ↔ HNO 2 + OH -
Esimerkkejä:
a) NaClO \u003d Na + + ClO -
ClO - + H 2 O ↔ HClO + OH -
b) LiCN = Li + + CN -
CN - + H 2 O ↔ HCN + OH -
c) Na 2CO 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 -
Huomaa, että esimerkeissä (c-e) et voi lisätä vesimolekyylien määrää ja kirjoita hydroanionien (HCO 3, HPO 4, HS) sijasta vastaavien happojen kaavat (H 2 CO 3, H 3 PO 4, H 2 S ). Hydrolyysi on palautuva reaktio, eikä se voi edetä "lopulle" (ennen hapon muodostumista).
Jos sellainen epästabiili happo kuin H 2 CO 3 muodostuisi sen NaCO 3 -suolan liuoksessa, CO 2 vapautuisi kaasuliuoksesta (H 2 CO 3 \u003d CO 2 + H 2 O). Kuitenkin, kun sooda liuotetaan veteen, muodostuu läpinäkyvä liuos ilman kaasun kehittymistä, mikä on todiste anionin hydrolyysin epätäydellisyydestä, kun liuoksessa esiintyy vain hiilihappohydranioneja HCO 3 -.
Anionin suolahydrolyysiaste riippuu hydrolyysituotteen, hapon, dissosiaatioasteesta. Mitä heikompi happo on, sitä korkeampi hydrolyysiaste on. Esimerkiksi CO 3 2-, PO 4 3- ja S 2- ionit hydrolysoituvat suuremmassa määrin kuin NO 2 -ioni, koska H 2 CO 3 ja H 2 S dissosioituvat 2. vaiheessa ja H 3 PO 4 3. vaiheessa etenee paljon vähemmän kuin HNO 2 -hapon dissosiaatio. Siksi liuokset, esimerkiksi Na 2 CO 3, K 3 PO 4 ja BaS, toimivat erittäin emäksinen(mikä on helppo todentaa soodan saippuaisuuden perusteella) .

Ylimäärä OH-ioneja liuoksessa on helppo havaita indikaattorilla tai mitata erikoisinstrumenteilla (pH-mittarit).
Jos anionin voimakkaasti hydrolysoiman suolan väkevässä liuoksessa,
esimerkiksi Na 2CO 3, lisää alumiinia, niin jälkimmäinen (amfoterismin vuoksi) reagoi alkalin kanssa ja vedyn kehittymistä havaitaan. Tämä on lisätodiste hydrolyysistä, koska emme lisänneet NaOH-emästä soodaliuokseen!

Kiinnitä erityistä huomiota keskivahvaisten happojen - ortofosfori- ja rikkihappojen - suoloihin. Ensimmäisessä vaiheessa nämä hapot dissosioituvat melko hyvin, joten niiden happosuolat eivät hydrolysoitu, ja tällaisten suolojen liuoksen väliaine on hapan (johtuen vetykationin läsnäolosta suolan koostumuksessa). Ja keskimääräiset suolat hydrolysoituvat anionilla - väliaine on emäksistä. Joten anioni ei hydrolysoi hydrosulfiitteja, hydrofosfaatteja ja dihydrofosfaatteja, väliaine on hapan. Sulfiitit ja fosfaatit hydrolysoituvat anionin vaikutuksesta, ympäristö on emäksistä.

Hydrolyysi kationilla

Liuenneen suolan kationin vuorovaikutuksessa veden kanssa prosessia kutsutaan
suolahydrolyysi kationissa

1) Ni(NO 3) 2 = Ni 2+ + 2NO 3 - (dissosiaatio)
2) Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H + (hydrolyysi)

Ni (NO 3) 2 -suolan dissosiaatio etenee täydellisesti, Ni 2+ -kationin hydrolyysi - hyvin vähäisessä määrin (0,1 M liuoksella - 0,001 %), mutta tämä riittää väliaineen happamoitumiseen (hydrolyysituotteiden joukossa on H+-ioni).

Vain huonosti liukenevien emäksisten ja amfoteeristen hydroksidien kationit ja ammoniumkationi hydrolysoituvat. NH4+. Metallikationi irrottaa hydroksidi-ionin vesimolekyylistä ja vapauttaa vetykationin H + .

Ammoniumkationi muodostaa hydrolyysin seurauksena heikon emäksen - ammoniakkihydraatin ja vetykationin:

NH 4 + + H 2 O ↔ NH 3 H 2 O + H +

Huomaa, että et voi lisätä vesimolekyylien määrää ja kirjoittaa hydroksokaatioiden (esimerkiksi NiOH +) sijasta hydroksidikaavoja (esimerkiksi Ni (OH) 2). Jos hydroksideja muodostuisi, suolaliuoksista putoaisi sakkaa, mitä ei havaita (nämä suolat muodostavat läpinäkyviä liuoksia).
Vetykationien ylimäärä on helppo havaita indikaattorilla tai mitata erikoisinstrumenteilla. Magnesiumia tai sinkkiä lisätään suolan väkevään liuokseen, jonka kationi hydrolysoi voimakkaasti, ja sitten jälkimmäinen reagoi hapon kanssa vapauttaen vetyä.

Jos suola on liukenematon, hydrolyysiä ei tapahdu, koska ionit eivät ole vuorovaikutuksessa veden kanssa.