Ո՞ր աղի լուծույթներն են ալկալային: Ջուր. Չեզոք, թթվային և ալկալային միջավայր: Ուժեղ պրոտոլիտներ. Աղի հիդրոլիզ. Ջրային լուծույթների միջավայրը՝ թթվային, չեզոք, ալկալային

26.11.2019

Քիմիապես լուծույթի pH-ը կարող է որոշվել թթու-բազային ցուցիչների միջոցով։

Թթու-բազային ցուցիչները օրգանական նյութեր են, որոնց գույնը կախված է միջավայրի թթվայնությունից:

Ամենատարածված ցուցանիշներն են լակմուսը, մեթիլ նարնջը, ֆենոլֆթալեինը։ Թթվային միջավայրում լակմուսը կարմիր է դառնում, իսկ ալկալայինում՝ կապույտ։ Ֆենոլֆթալեինը թթվային միջավայրում անգույն է, բայց ալկալային միջավայրում դառնում է բոսորագույն: Մեթիլ նարնջագույնը թթվային միջավայրում դառնում է կարմիր, իսկ ալկալայինում՝ դեղին։

Լաբորատոր պրակտիկայում մի շարք ցուցիչներ հաճախ խառնվում են, ընտրվում են այնպես, որ խառնուրդի գույնը տատանվում է pH արժեքների լայն շրջանակում: Նրանց օգնությամբ դուք կարող եք որոշել լուծույթի pH-ը մինչև մեկ ճշգրտությամբ: Այս խառնուրդները կոչվում են ունիվերսալ ցուցանիշներ.

Կան հատուկ սարքեր՝ pH մետրեր, որոնց միջոցով կարելի է որոշել 0,01 pH միավորի ճշգրտությամբ լուծույթների pH-ը 0-ից 14 միջակայքում։

Աղի հիդրոլիզ

Երբ որոշ աղեր լուծվում են ջրի մեջ, խախտվում է ջրի տարանջատման գործընթացի հավասարակշռությունը և, համապատասխանաբար, փոխվում է միջավայրի pH-ը։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ աղերը արձագանքում են ջրի հետ:

Աղի հիդրոլիզ – Լուծված աղի իոնների քիմիական փոխանակման փոխազդեցությունը ջրի հետ, որը հանգեցնում է թույլ տարանջատվող արտադրանքների առաջացմանը (թույլ թթուների կամ հիմքերի մոլեկուլներ, թթվային աղերի անիոններ կամ հիմնային աղերի կատիոններ) և ուղեկցվում է միջավայրի pH-ի փոփոխությամբ։

Դիտարկենք հիդրոլիզի գործընթացը՝ կախված հիմքերի և թթուների բնույթից, որոնք կազմում են աղը։

Ուժեղ թթուներով և ամուր հիմքերով առաջացած աղեր (NaCl, kno3, Na2so4 և այլն):

Ասենքերբ նատրիումի քլորիդը փոխազդում է ջրի հետ, տեղի է ունենում հիդրոլիզի ռեակցիա՝ թթվի և հիմքի ձևավորմամբ.

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

Այս փոխազդեցության բնույթը ճիշտ հասկանալու համար մենք ռեակցիայի հավասարումը գրում ենք իոնային տեսքով՝ հաշվի առնելով, որ այս համակարգում միակ թույլ տարանջատվող միացությունը ջուրն է.

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

Նույն իոնների կրճատման դեպքում ջրի տարանջատման հավասարումը մնում է հավասարման ձախ և աջ կողմերում.

H 2 O ↔ H + + OH -

Ինչպես երևում է, լուծույթում չկա ավելցուկ H + կամ OH - իոններ՝ համեմատած ջրում դրանց պարունակության հետ։ Բացի այդ, այլ թույլ տարանջատվող կամ դժվար լուծելի միացություններ չեն առաջանում։ Այսպիսով, մենք եզրակացնում ենք, որ Ուժեղ թթուներով և հիմքերով առաջացած աղերը հիդրոլիզ չեն անցնում, և այդ աղերի լուծույթների ռեակցիան նույնն է, ինչ ջրում՝ չեզոք (pH=7):

Հիդրոլիզի ռեակցիաների իոն-մոլեկուլային հավասարումներ կազմելիս անհրաժեշտ է.

1) գրեք աղի դիսոցման հավասարումը.

2) որոշել կատիոնի և անիոնի բնույթը (գտնել թույլ հիմքի կատիոնը կամ թույլ թթվի անիոնը).

3) գրեք իոն-մոլեկուլային ռեակցիայի հավասարումը, հաշվի առնելով, որ ջուրը թույլ էլեկտրոլիտ է, և որ լիցքերի գումարը հավասարման երկու մասերում պետք է նույնը լինի:

Թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից առաջացած աղեր

(Նա 2 CO 3 , Կ 2 Ս, Չ 3 COONa և մյուսները .)

Դիտարկենք նատրիումի ացետատի հիդրոլիզի ռեակցիան: Այս աղը լուծույթում քայքայվում է իոնների՝ CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na +-ը ուժեղ հիմքի կատիոն է, CH 3 COO - թույլ թթվի անիոն է:

Na + կատիոնները չեն կարող կապել ջրի իոնները, քանի որ NaOH-ը, որը ուժեղ հիմք է, ամբողջությամբ քայքայվում է իոնների: Թույլ քացախաթթվի անիոնները CH 3 COO - կապում են ջրածնի իոնները՝ ձևավորելով թեթևակի տարանջատված քացախաթթու.

CH 3 COO - + HOH ↔ CH 3 COOH + OH -

Երևում է, որ CH 3 COONa-ի հիդրոլիզի արդյունքում լուծույթում առաջացել է հիդրօքսիդի իոնների ավելցուկ, և միջավայրի ռեակցիան դարձել է ալկալային (рН > 7)։

Այսպիսով, կարելի է եզրակացնել, որ Թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից առաջացած աղերը հիդրոլիզվում են անիոնում ( Ան n - ): Այս դեպքում աղի անիոնները կապում են H իոնները + , իսկ OH իոնները կուտակվում են լուծույթում - , որն առաջացնում է ալկալային միջավայր (pH> 7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1) - + OH -, (n = 1-ում առաջանում է HAn - թույլ թթու):

Երկհիմնական և եռաբազային թույլ թթուներով և ուժեղ հիմքերով առաջացած աղերի հիդրոլիզը ընթանում է աստիճանաբար.

Դիտարկենք կալիումի սուլֆիդի հիդրոլիզը: K 2 S-ը տարանջատվում է լուծույթում.

K 2 S ↔ 2K + + S 2-;

K +-ը ուժեղ հիմքի կատիոն է, S 2-ը՝ թույլ թթվի անիոն։

Կալիումի կատիոնները չեն մասնակցում հիդրոլիզի ռեակցիային, ջրի հետ փոխազդում են միայն թույլ ծծմբաթթվի անիոնները։ Այս ռեակցիայում առաջին փուլում ձևավորվում են թույլ տարանջատվող HS - իոններ, իսկ երկրորդ փուլում՝ թույլ թթու H 2 S.

1-ին փուլ՝ S 2- + HOH ↔ HS - + OH -;

2-րդ փուլ՝ HS - + HOH ↔ H 2 S + OH -.

Հիդրոլիզի առաջին փուլում ձևավորված OH իոնները զգալիորեն նվազեցնում են հիդրոլիզի հավանականությունը հաջորդ փուլում։ Արդյունքում միայն առաջին փուլով ընթացող գործընթացը սովորաբար գործնական նշանակություն ունի, որը, որպես կանոն, սահմանափակվում է նորմալ պայմաններում աղերի հիդրոլիզը գնահատելիս։

Հիդրոլիզը ջրի հետ նյութերի փոխազդեցությունն է, որի արդյունքում փոխվում է լուծույթի միջավայրը։

Թույլ էլեկտրոլիտների կատիոնները և անիոնները կարողանում են փոխազդել ջրի հետ՝ ձևավորելով կայուն ցածր դիսոցման միացություններ կամ իոններ, ինչի արդյունքում փոխվում է լուծույթը։ Ջրի բանաձևերը հիդրոլիզի հավասարումների մեջ սովորաբար գրվում են որպես H-OH: Ջրի հետ փոխազդելիս թույլ հիմքերի կատիոնները ջրից հանում են հիդրօքսիլ իոնը, և լուծույթում առաջանում է H + ավելցուկ։ Լուծումը դառնում է թթվային: Թույլ թթուների անիոնները ջրից ներգրավում են H +, և միջավայրի ռեակցիան դառնում է ալկալային։

Անօրգանական քիմիայում ամենից հաճախ պետք է զբաղվել աղերի հիդրոլիզով, այսինքն. աղի իոնների փոխանակման փոխազդեցությամբ ջրի մոլեկուլների հետ դրանց տարրալուծման գործընթացում։ Հիդրոլիզի 4 տարբերակ կա.

1. Աղը առաջանում է ամուր հիմքից և ուժեղ թթվից։

Նման աղը գործնականում չի ենթարկվում հիդրոլիզի։ Միևնույն ժամանակ, աղի իոնների առկայության դեպքում ջրի տարանջատման հավասարակշռությունը գրեթե չի խախտվում, հետևաբար pH = 7, միջավայրը չեզոք է։

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

2. Եթե աղը առաջանում է ուժեղ հիմքի կատիոնից և թույլ թթվի անիոնից, ապա անիոնի մոտ տեղի է ունենում հիդրոլիզ։

Na 2 CO 3 + HOH NaHCO 3 + NaOH

Քանի որ OH - իոնները կուտակվում են լուծույթում, միջավայրը ալկալային է՝ pH> 7։

3. Եթե աղը առաջանում է թույլ հիմքի կատիոնից և ուժեղ թթվի անիոնից, ապա կատիոնի երկայնքով ընթանում է հիդրոլիզ։

Cu 2+ + HOH CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH CuOHCl + HCl

Քանի որ H + իոնները կուտակվում են լուծույթում, միջավայրը թթվային է՝ pH<7.

4. Թույլ հիմքի կատիոնից և թույլ թթվի անիոնից առաջացած աղը հիդրոլիզ է անցնում ինչպես կատիոնում, այնպես էլ անիոնում։

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

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

Նման աղերի լուծույթներն ունեն կամ թեթևակի թթվային կամ թեթևակի ալկալային միջավայր, այսինքն. pH արժեքը մոտ է 7-ին: Միջավայրի ռեակցիան կախված է թթվային և հիմնային դիսոցման հաստատունների հարաբերակցությունից: Շատ թույլ թթուների և հիմքերի կողմից առաջացած աղերի հիդրոլիզը գործնականում անշրջելի է։ Դրանք հիմնականում ալյումինի, քրոմի և երկաթի սուլֆիդներ և կարբոնատներ են։

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

Աղի լուծույթի միջավայրը որոշելիս պետք է հաշվի առնել, որ լուծույթի միջավայրը որոշվում է ուժեղ բաղադրիչով։ Եթե աղը առաջանում է թթվից, որն ուժեղ էլեկտրոլիտ է, ապա լուծույթի միջավայրը թթվային է։ Եթե հիմքը ուժեղ էլեկտրոլիտ է, ապա այն ալկալային է։

Օրինակ.Լուծումը ունի ալկալային միջավայր

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

1) Pb (NO 3) 2 կապար (II) նիտրատ. Աղը կազմված է թույլ հիմքից և ուժեղ թթու, նշանակում է լուծույթի միջավայր թթու.

2) Na 2 CO 3 նատրիումի կարբոնատ: Ձևավորվել է աղ ամուր հիմքև թույլ թթու, ապա լուծույթի միջավայր ալկալային.

3) NaCl; 4) NaNO 3 Աղերը ձևավորվում են NaOH ուժեղ հիմքից և HCl և HNO 3 ուժեղ թթուներից: Լուծման միջավայրը չեզոք է:

Ճիշտ պատասխան 2) Na2CO3

Աղի լուծույթների մեջ թաթախվել է ցուցիչ թուղթ։ NaCl և NaNO 3 լուծույթներում այն չի փոխել գույնը, ինչը նշանակում է լուծույթ չեզոք. Pb լուծույթում (NO 3) 2-ը կարմիր է դարձել, լուծույթը թթու. Na 2 CO 3-ի լուծույթում լուծույթը կապույտ է դարձել ալկալային.

Հիշեք.

Չեզոքացման ռեակցիան ռեակցիա է թթվի և հիմքի միջև, որն առաջացնում է աղ և ջուր.

Մաքուր ջուր ասելով քիմիկոսները հասկանում են քիմիապես մաքուր ջուր, որը չի պարունակում ոչ մի կեղտեր և լուծված աղեր, այսինքն՝ թորած ջուր։

Շրջակա միջավայրի թթվայնությունը

Տարբեր քիմիական, արդյունաբերական և կենսաբանական գործընթացների համար շատ կարևոր բնութագիր է լուծույթների թթվայնությունը, որը բնութագրում է լուծույթներում թթուների կամ ալկալիների պարունակությունը։ Քանի որ թթուները և ալկալիները էլեկտրոլիտներ են, H + կամ OH - իոնների պարունակությունը օգտագործվում է միջավայրի թթվայնությունը բնութագրելու համար:

Մաքուր ջրի և ցանկացած լուծույթի մեջ լուծված նյութերի մասնիկների հետ կան նաև H + և OH - իոններ։ Դա պայմանավորված է հենց ջրի տարանջատմամբ: Եվ չնայած մենք ջուրը համարում ենք ոչ էլեկտրոլիտ, այնուամենայնիվ այն կարող է տարանջատվել՝ H 2 O ^ H + + OH -: Բայց այս գործընթացը տեղի է ունենում շատ փոքր չափով. 1 լիտր ջրի մեջ միայն 1-ն է քայքայվում իոնների։ 10-7 մոլ մոլեկուլ:

Թթվային լուծույթներում դրանց տարանջատման արդյունքում առաջանում են լրացուցիչ H+ իոններ։ Նման լուծույթներում շատ ավելի շատ H + իոններ կան, քան OH - իոնները, որոնք առաջանում են ջրի աննշան տարանջատման ժամանակ, ուստի այդ լուծույթները կոչվում են թթվային (նկ. 11.1, ձախ): Ընդունված է ասել, որ նման լուծույթներում թթվային միջավայր. Որքան շատ H+ իոններ պարունակվեն լուծույթում, այնքան մեծ է միջավայրի թթվայնությունը։

Ալկալային լուծույթներում տարանջատման արդյունքում, ընդհակառակը, գերակշռում են OH - իոնները, իսկ H + կատիոնները գրեթե բացակայում են ջրի աննշան տարանջատման պատճառով։ Նման լուծույթների միջավայրը ալկալային է (նկ. 11.1, աջ): Որքան բարձր է OH-իոնների կոնցենտրացիան, այնքան ավելի ալկալային է լուծույթի միջավայրը:

Սեղանի աղի լուծույթում H + և OH իոնների թիվը նույնն է և հավասար է 1-ի։ 10 -7 մոլ 1 լիտր լուծույթում։ Նման միջավայրը կոչվում է չեզոք (նկ. 11.1, կենտրոն): Իրականում դա նշանակում է, որ լուծույթը չի պարունակում ոչ թթու, ոչ ալկալի: Չեզոք միջավայրը բնորոշ է որոշ աղերի (ալկալիներից և ուժեղ թթվից առաջացած) և շատ օրգանական նյութերի լուծույթներին։ Մաքուր ջուրն ունի նաև չեզոք միջավայր։

Ջրածնի ցուցիչ

Եթե համեմատենք կեֆիրի և կիտրոնի հյութի համը, ապա վստահորեն կարող ենք ասել, որ կիտրոնի հյութը շատ ավելի թթվային է, այսինքն՝ այդ լուծույթների թթվայնությունը տարբեր է։ Դուք արդեն գիտեք, որ մաքուր ջուրը պարունակում է նաև H+ իոններ, բայց ջուրը թթու համ չունի։ Դա պայմանավորված է H+ իոնների չափազանց ցածր կոնցենտրացիայից: Հաճախ բավական չէ ասել, որ միջավայրը թթվային կամ ալկալային է, այլ անհրաժեշտ է այն քանակականորեն բնութագրել։

Շրջակա միջավայրի թթվայնությունը քանակապես բնութագրվում է ջրածնի pH ցուցիչով (արտասանվում է «p-ash»), կապված կոնցենտրացիայի հետ։

ջրածնի իոններ. pH արժեքը համապատասխանում է ջրածնի կատիոնների որոշակի պարունակությանը 1 լիտր լուծույթում։ Մաքուր ջրի մեջ և չեզոք լուծույթներում 1 լիտրը պարունակում է 1. 10 7 մոլ H + իոններ, իսկ pH-ի արժեքը 7 է։ Թթվային լուծույթներում H + կատիոնների կոնցենտրացիան ավելի մեծ է, քան մաքուր ջրում, իսկ ալկալային լուծույթներում՝ ավելի քիչ։ Դրան համապատասխան փոխվում է նաև pH-ի արժեքը՝ թթվային միջավայրում այն տատանվում է 0-ից մինչև 7, իսկ ալկալային միջավայրում՝ 7-ից մինչև 14։ Առաջին անգամ դանիացի քիմիկոս Պեդեր Սորենսենն առաջարկել է օգտագործել pH արժեքը։

Դուք, հավանաբար, նկատել եք, որ pH-ի արժեքը կապված է H+ իոնների կոնցենտրացիայի հետ: pH-ի որոշումը ուղղակիորեն կապված է թվի լոգարիթմի հաշվարկի հետ, որը դուք կսովորեք 11-րդ դասարանի մաթեմատիկայի դասերին: Բայց լուծույթում իոնների պարունակության և pH արժեքի միջև կապը կարելի է հետևել հետևյալ սխեմայի համաձայն.

Նյութերի մեծ մասի և բնական լուծույթների ջրային լուծույթների pH արժեքը գտնվում է 1-ից 13-ի սահմաններում (նկ. 11.2):

Բրինձ. 11.2. Տարբեր բնական և արհեստական լուծույթների pH արժեքը

Søren Peder Lauritz Sørensen

Դանիացի ֆիզիկաքիմիկոս և կենսաքիմիկոս, Դանիայի թագավորական ընկերության նախագահ: Ավարտել է Կոպենհագենի համալսարանը։ 31 տարեկանում նա դարձավ Դանիայի պոլիտեխնիկական ինստիտուտի պրոֆեսոր։ Նա ղեկավարել է Կոպենհագենի Carlsberg գարեջրի գործարանի հեղինակավոր ֆիզիկական և քիմիական լաբորատորիան, որտեղ կատարել է իր հիմնական գիտական հայտնագործությունները։ Նրա հիմնական գիտական գործունեությունը նվիրված է լուծույթների տեսությանը. ներմուծել է ջրածնի ինդեքսի (pH) հասկացությունը, ուսումնասիրել է ֆերմենտների ակտիվության կախվածությունը լուծույթների թթվայնությունից։ Գիտական նվաճումների համար Սորենսենն ընդգրկված է «20-րդ դարի 100 նշանավոր քիմիկոսների» ցանկում, սակայն գիտության պատմության մեջ նա հիմնականում մնաց որպես «pH» և «pH-մետրիա» հասկացությունները ներկայացնող գիտնական։

Միջավայրի թթվայնության որոշում

Լաբորատորիաներում լուծույթի թթվայնությունը որոշելու համար առավել հաճախ օգտագործվում է ունիվերսալ ցուցիչ (նկ. 11.3): Իր գույնով կարելի է որոշել ոչ միայն թթվի կամ ալկալիի առկայությունը, այլև լուծույթի pH արժեքը 0,5 ճշգրտությամբ։ pH-ի ավելի ճշգրիտ չափման համար կան հատուկ սարքեր՝ pH հաշվիչներ (նկ. 11.4): Նրանք թույլ են տալիս որոշել լուծույթի pH-ը 0,001-0,01 ճշգրտությամբ։

Օգտագործելով ցուցիչներ կամ pH մետրեր, կարող եք վերահսկել քիմիական ռեակցիաների առաջընթացը: Օրինակ, եթե նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթին ավելացնեն աղաթթու, ապա կառաջանա չեզոքացման ռեակցիա.

Բրինձ. 11.3. Համընդհանուր ցուցանիշը որոշում է pH-ի մոտավոր արժեքը

Բրինձ. 11.4. Լուծույթների pH-ը չափելու համար օգտագործվում են հատուկ սարքեր՝ pH մետրեր՝ ա - լաբորատոր (ստացիոնար); բ - շարժական

Այս դեպքում ռեակտիվների և ռեակցիայի արտադրանքների լուծույթները անգույն են։ Եթե, այնուամենայնիվ, pH հաշվիչի էլեկտրոդը տեղադրվում է սկզբնական ալկալային լուծույթում, ապա թթվով ալկալիի ամբողջական չեզոքացումը կարելի է դատել ստացված լուծույթի pH արժեքով։

pH ցուցիչի օգտագործումը

Լուծումների թթվայնության որոշումը մեծ գործնական նշանակություն ունի գիտության, արդյունաբերության և մարդու կյանքի այլ ոլորտներում:

Բնապահպանները պարբերաբար չափում են անձրևաջրերի, գետերի և լճերի pH-ը։ Բնական ջրերի թթվայնության կտրուկ աճը կարող է լինել մթնոլորտի աղտոտման կամ արդյունաբերական ձեռնարկություններից թափոնների ջրային մարմիններ ներթափանցման հետևանք (նկ. 11.5): Նման փոփոխությունները հանգեցնում են բույսերի, ձկների և ջրային մարմինների այլ բնակիչների մահվան:

Ջրածնի ինդեքսը շատ կարևոր է կենդանի օրգանիզմներում տեղի ունեցող գործընթացներն ուսումնասիրելու և դիտարկելու համար, քանի որ բջիջներում տեղի են ունենում բազմաթիվ քիմիական ռեակցիաներ։ Կլինիկական ախտորոշման ժամանակ որոշվում է արյան պլազմայի, մեզի, ստամոքսահյութի և այլնի pH-ն (նկ. 11.6): Արյան նորմալ pH-ը 7,35-ից 7,45 է: Մարդու արյան pH-ի նույնիսկ աննշան փոփոխությունը լուրջ հիվանդություն է առաջացնում, իսկ pH = 7,1 և ցածր դեպքում սկսվում են անդառնալի փոփոխություններ, որոնք կարող են հանգեցնել մահվան:

Բույսերի մեծ մասի համար հողի թթվայնությունը կարևոր է, ուստի գյուղատնտեսները նախապես վերլուծում են հողերը՝ որոշելով դրանց pH-ը (նկ. 11.7): Եթե թթվայնությունը շատ բարձր է որոշակի մշակաբույսի համար, հողը կրաքարացված է, ավելացվում է կավիճ կամ կրաքար:

Սննդի արդյունաբերությունում թթու-բազային ցուցանիշների օգնությամբ իրականացվում է սննդի որակի հսկողություն (նկ. 11.8): Օրինակ, կաթի նորմալ pH-ը 6,8 է: Այս արժեքից շեղումը ցույց է տալիս կա՛մ կեղտերի առկայությունը, կա՛մ դրա թթվայնությունը:

Բրինձ. 11.5. Ջրամբարներում ջրի pH մակարդակի ազդեցությունը դրանցում բույսերի կենսագործունեության վրա

Կոսմետիկ արտադրանքի pH արժեքը, որը մենք օգտագործում ենք առօրյա կյանքում, կարևոր է: Մարդու մաշկի միջին pH-ը 5,5 է։ Եթե մաշկը շփվում է այնպիսի նյութերի հետ, որոնց թթվայնությունը զգալիորեն տարբերվում է այս արժեքից, ապա դա հանգեցնում է մաշկի վաղաժամ ծերացման, դրա վնասման կամ բորբոքման: Նկատվել է, որ լվացքատուն, ովքեր երկար ժամանակ լվացվելու համար օգտագործում էին սովորական լվացքի օճառ (pH = 8-10) կամ լվացքի սոդա (Na 2 CO 3, pH = 12-13), ձեռքերի մաշկը խիստ չորանում էր և ճաքճքվում։ Ուստի շատ կարևոր է մաշկի բնական pH-ին մոտ pH-ով տարբեր կոսմետիկ միջոցների օգտագործումը (գելեր, քսուքներ, շամպուններ և այլն):

ԼԱԲՈՐԱՏՈՐԱԿԱՆ ՓՈՐՁԵՐ թիվ 1-3

Սարքավորումներ՝ տակդիր փորձանոթներով, պիպետտով։

Ռեակտիվներ՝ ջուր, աղաթթու, NaCl, NaOH լուծույթներ, սեղանի քացախ, ունիվերսալ ցուցիչ (լուծույթ կամ ցուցիչ թուղթ), սննդամթերք և կոսմետիկ արտադրանք (օրինակ՝ կիտրոն, շամպուն, ատամի մածուկ, լվացքի փոշի, գազավորված ըմպելիքներ, հյութեր և այլն):

Անվտանգության կանոնակարգեր.

Փորձերի համար օգտագործեք փոքր քանակությամբ ռեակտիվներ;

Զգույշ եղեք, որպեսզի ռեակտիվները չհայտնվեն մաշկի վրա, աչքերի մեջ; քայքայիչ նյութի հետ շփման դեպքում այն լվանալ շատ ջրով։

Լուծույթներում ջրածնի իոնների և հիդրօքսիդի իոնների որոշում. Ջրի, ալկալային և թթվային լուծույթների մոտավոր pH արժեքի սահմանում

1. Հինգ փորձանոթի մեջ լցնել 1-2 մլ՝ թիվ 1 փորձանոթի մեջ՝ ջուր, թիվ 2՝ քլորիդ թթու, թիվ 3՝ նատրիումի քլորիդի լուծույթ, թիվ 4՝ նատրիումի հիդրօքսիդի լուծույթ և թիվ 5՝ սեղանի քացախ։ .

2. Յուրաքանչյուր խողովակի վրա ավելացրեք 2-3 կաթիլ ունիվերսալ ցուցիչ լուծույթ կամ բաց թողեք ցուցիչ թուղթը: Որոշեք լուծույթների pH-ը` համեմատելով ցուցիչի գույնը հղման սանդղակի հետ: Եզրակացություններ արեք յուրաքանչյուր փորձանոթում ջրածնի կատիոնների կամ հիդրօքսիդի իոնների առկայության վերաբերյալ: Գրե՛ք այս միացությունների տարանջատման հավասարումները:

Սննդի և կոսմետիկ արտադրանքի pH թեստավորում

Ունիվերսալ ցուցիչով սննդամթերքի և կոսմետիկ արտադրանքի փորձանմուշներ։ Չոր նյութերը, օրինակ՝ լվացքի փոշին ուսումնասիրելու համար դրանք պետք է լուծվեն փոքր քանակությամբ ջրի մեջ (1 սպաթուլա չոր նյութ 0,5-1 մլ ջրի դիմաց)։ Որոշեք լուծույթների pH-ը: Հետևություններ արեք ուսումնասիրված արտադրանքներից յուրաքանչյուրում շրջակա միջավայրի թթվայնության վերաբերյալ:

Հիմնական գաղափար

թեստի հարցեր

130. Ո՞ր իոնների առկայությունը լուծույթում է որոշում նրա թթվայնությունը:

131. Ի՞նչ իոններ են ավելցուկով հանդիպում թթվային լուծույթներում. ալկալային՞

132. Ո՞ր ցուցանիշն է քանակապես բնութագրում լուծույթների թթվայնությունը:

133. Որքա՞ն է pH արժեքը և H+ իոնների պարունակությունը լուծույթներում. ա) չեզոք; բ) թեթևակի թթվային; գ) մի փոքր ալկալային; դ) խիստ թթվային; ե) խիստ ալկալային.

Նյութը յուրացնելու առաջադրանքներ

134. Որոշ նյութի ջրային լուծույթն ունի ալկալային միջավայր։ Ո՞ր իոններն են ավելի շատ այս լուծույթում՝ H + թե OH -:

135. Երկու փորձանոթները պարունակում են նիտրատաթթվի և կալիումի նիտրատի լուծույթներ: Ի՞նչ ցուցանիշներով կարելի է որոշել, թե որ խողովակն է պարունակում աղի լուծույթ:

136. Երեք փորձանոթները պարունակում են բարիումի հիդրօքսիդի, նիտրատաթթվի և կալցիումի նիտրատի լուծույթներ: Ինչպե՞ս ճանաչել այս լուծումները՝ օգտագործելով մեկ ռեագենտ:

137. Վերոնշյալ ցանկից առանձին գրե՛ք այն նյութերի բանաձևերը, որոնց լուծույթներն ունեն միջավայր՝ ա) թթվային. բ) ալկալային; գ) չեզոք: NaCl, HCl, NaOH, HNO 3, H 3 PO 4, H 2 SO 4, Ba(OH) 2, H 2 S, KNO 3:

138. Անձրևաջուրն ունի pH = 5,6: Ինչ է սա նշանակում? Օդում պարունակվող ո՞ր նյութը ջրում լուծվելով որոշում է շրջակա միջավայրի նման թթվայնությունը:

139. Ինչ միջավայր (թթվային կամ ալկալային). ա) շամպունի լուծույթում (pH = 5,5);

բ) առողջ մարդու արյան մեջ (pH = 7,4); գ) մարդու ստամոքսահյութի մեջ (рН = 1,5); դ) թուքի մեջ (pH = 7.0):

140. ՋԷԿ-երում օգտագործվող ածուխը պարունակում է ազոտի և ծծմբի միացություններ: Ածխի այրման արտադրանքի արտանետումը մթնոլորտ հանգեցնում է այսպես կոչված թթվային անձրեւի առաջացմանը, որը պարունակում է փոքր քանակությամբ նիտրատ կամ սուլֆիտ թթուներ: Ինչպիսի՞ pH արժեքներ են բնորոշ նման անձրևաջրերի համար՝ 7-ից ավելի կամ 7-ից պակաս:

141. Արդյո՞ք ուժեղ թթվի լուծույթի pH-ը կախված է դրա կոնցենտրացիայից: Պատասխանը հիմնավորե՛ք.

142. 1 մոլ կալիումի հիդրօքսիդ պարունակող լուծույթին ավելացրել են ֆենոլֆթալեինի լուծույթ։ Կփոխվի՞ արդյոք այս լուծույթի գույնը, եթե դրան ավելացնեն քլորիդային թթու նյութի քանակով. ա) 0,5 մոլ; բ) 1 մոլ;

գ) 1,5 մոլ.

143. Առանց գրությունների երեք փորձանոթներում կան նատրիումի սուլֆատի, նատրիումի հիդրօքսիդի և սուլֆատաթթվի անգույն լուծույթներ։ Բոլոր լուծույթների համար pH-ի արժեքը չափվել է՝ առաջին խողովակում՝ 2,3, երկրորդում՝ 12,6, երրորդում՝ 6,9։ Ո՞ր խողովակն ինչ նյութ է պարունակում:

144. Ուսանողը դեղատնից թորած ջուր է գնել: pH մետրը ցույց է տվել, որ այս ջրի pH արժեքը 6,0 է։ Հետո աշակերտը երկար եռացրեց այս ջուրը, տարայի մեջ մինչև վերևը տաք ջրով լցրեց և փակեց կափարիչը։ Երբ ջուրը սառեցրեց սենյակային ջերմաստիճանը, pH մետրը ցույց տվեց 7.0: Դրանից հետո ուսանողը խողովակով օդ է անցել ջրի միջով, իսկ pH չափիչը կրկին ցույց է տվել 6,0։ Ինչպե՞ս կարելի է բացատրել pH-ի այս չափումների արդյունքները:

145. Ինչո՞ւ եք կարծում, որ նույն արտադրողի երկու շիշ քացախը կարող է պարունակել մի փոքր տարբեր pH արժեքներով լուծույթներ:

Սա դասագրքի նյութ է։

Մենք ուսումնասիրում ենք ունիվերսալ ցուցիչի ազդեցությունը որոշ աղերի լուծույթների վրա

Ինչպես տեսնում ենք, առաջին լուծույթի միջավայրը չեզոք է (pH=7), երկրորդը՝ թթվային (pH):< 7), третьего щелочная (рН >7). Ինչպե՞ս բացատրել նման հետաքրքիր փաստը: 🙂

Նախ, եկեք հիշենք, թե ինչ է pH-ը և ինչից է այն կախված:

pH-ը ջրածնի ցուցիչ է, լուծույթում ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայի չափիչ (ըստ լատինական potentia hydrogeni բառերի առաջին տառերի՝ ջրածնի ուժը)։

pH-ը հաշվարկվում է որպես ջրածնի իոնների կոնցենտրացիայի բացասական տասնորդական լոգարիթմ՝ արտահայտված մոլերով մեկ լիտրում.

25 °C մաքուր ջրի մեջ ջրածնի իոնների և հիդրօքսիդի իոնների կոնցենտրացիաները նույնն են և կազմում են 10 -7 մոլ/լ (pH=7)։

Երբ լուծույթում երկու տեսակի իոնների կոնցենտրացիաները նույնն են, լուծումը չեզոք է: Երբ > լուծույթը թթվային է, իսկ երբ >՝ ալկալային։

Ինչի՞ պատճառով է աղերի որոշ ջրային լուծույթներում ջրածնի իոնների և հիդրօքսիդի իոնների կոնցենտրացիաների հավասարության խախտում.

Փաստն այն է, որ տեղի է ունենում ջրի տարանջատման հավասարակշռության փոփոխություն՝ դրա իոններից մեկի (կամ) աղի իոնների հետ կապելու պատճառով՝ վատ տարանջատված, հազիվ լուծելի կամ ցնդող արտադրանքի ձևավորմամբ: Սա հիդրոլիզի էությունն է:

- սա աղի իոնների քիմիական փոխազդեցությունն է ջրի իոնների հետ, ինչը հանգեցնում է թույլ էլեկտրոլիտի ձևավորմանը՝ թթու (կամ թթվային աղ), կամ հիմք (կամ հիմնական աղ):

«Հիդրոլիզ» բառը նշանակում է ջրով տարրալուծում («հիդրո»՝ ջուր, «լիզիս»՝ տարրալուծում)։

Կախված նրանից, թե որ աղի իոնն է փոխազդում ջրի հետ, հիդրոլիզի երեք տեսակ կա.

žհիդրոլիզ կատիոնով (միայն կատիոնը արձագանքում է ջրի հետ);
žanion hydrolysis (միայն անիոնը արձագանքում է ջրի հետ);
ž հոդերի հիդրոլիզ - հիդրոլիզ կատիոնի և անիոնի միջոցով (և կատիոնը և անիոնը փոխազդում են ջրի հետ):

Ցանկացած աղ կարելի է համարել որպես հիմքի և թթվի փոխազդեցությունից առաջացած արտադրանք.

Աղի հիդրոլիզ - դրա իոնների փոխազդեցությունը ջրի հետ, որը հանգեցնում է թթվային կամ ալկալային միջավայրի առաջացմանը, բայց չի ուղեկցվում նստվածքի կամ գազի ձևավորմամբ:
Հիդրոլիզի պրոցեսն ընթանում է միայն մասնակցությամբ լուծելիաղ և բաղկացած է երկու փուլից.
1)տարանջատումաղ լուծույթում անշրջելիռեակցիա (տարանջատման աստիճան կամ 100%);
2) իրականում , այսինքն. աղի իոնների փոխազդեցությունը ջրի հետ շրջելիռեակցիա (հիդրոլիզի աստիճան ˂ 1 կամ 100%)
1-ին և 2-րդ փուլերի հավասարումները՝ դրանցից առաջինն անշրջելի է, երկրորդը՝ շրջելի, հնարավոր չէ ավելացնել:
Նշենք, որ կատիոնների կողմից առաջացած աղերը ալկալիներև անիոններ ուժեղթթուները չեն ենթարկվում հիդրոլիզի, դրանք տարանջատվում են միայն ջրի մեջ լուծվելիս: KCl, NaNO 3, NaSO 4 և BaI աղերի լուծույթներում միջավայրը չեզոք.

Անիոնային հիդրոլիզ

Փոխազդեցության դեպքում անիոններլուծված աղը ջրով պրոցեսը կոչվում է աղի հիդրոլիզ անիոնում.
1) KNO 2 = K + + NO 2 - (դիսոցացիա)
2) NO 2 - + H 2 O ↔ HNO 2 + OH - (հիդրոլիզ)
KNO 2 աղի տարանջատումը տեղի է ունենում ամբողջությամբ, NO 2 անիոնի հիդրոլիզը՝ շատ փոքր չափով (0,1 Մ լուծույթի համար՝ 0,0014%), բայց դա բավարար է, որպեսզի լուծույթը դառնա։ ալկալային(հիդրոլիզի արտադրանքներից կա OH իոն -), դրանում էջ H = 8,14.
Անիոնները ենթարկվում են միայն հիդրոլիզի թույլթթուներ (այս օրինակում՝ նիտրիտային իոն NO 2, որը համապատասխանում է HNO 2 թույլ ազոտային թթվին): Թույլ թթվի անիոնը դեպի իրեն է ձգում ջրում առկա ջրածնի կատիոնը և ձևավորում այս թթվի մոլեկուլը, մինչդեռ հիդրօքսիդի իոնը մնում է ազատ.
NO 2 - + H 2 O (H +, OH -) ↔ HNO 2 + OH -
Օրինակներ.
ա) NaClO \u003d Na + + ClO -
ClO - + H 2 O ↔ HClO + OH -
բ) LiCN = Li + + CN -
CN - + H 2 O ↔ HCN + OH -
գ) Na 2 CO 3 \u003d 2Na + + CO 3 2-
CO 3 2- + H 2 O ↔ HCO 3 - + OH -
դ) K 3 PO 4 \u003d 3K + + PO 4 3-
PO 4 3- + H 2 O ↔ HPO 4 2- + OH -
ե) BaS = Ba 2+ + S 2-
S 2- + H 2 O ↔ HS - + OH -
Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ օրինակներում (c-e) դուք չեք կարող ավելացնել ջրի մոլեկուլների քանակը և հիդրոանիոնների փոխարեն (HCO 3, HPO 4, HS) գրել համապատասխան թթուների բանաձևերը (H 2 CO 3, H 3 PO 4, H 2 S. ): Հիդրոլիզը շրջելի ռեակցիա է, և այն չի կարող շարունակվել «մինչև վերջ» (մինչև թթվի ձևավորումը):
Եթե նրա NaCO 3 աղի լուծույթում ձևավորվեր այնպիսի անկայուն թթու, ինչպիսին է H 2 CO 3-ը, ապա CO 2-ը կազատվեր գազի լուծույթից (H 2 CO 3 \u003d CO 2 + H 2 O): Այնուամենայնիվ, երբ սոդան լուծվում է ջրի մեջ, ձևավորվում է թափանցիկ լուծույթ առանց գազի էվոլյուցիայի, ինչը վկայում է անիոնի հիդրոլիզի անավարտության մասին միայն ածխաթթվի հիդրանիոնների լուծույթում հայտնվելով HCO 3 -:
Անիոնի կողմից աղի հիդրոլիզի աստիճանը կախված է հիդրոլիզի արտադրանքի՝ թթվի տարանջատման աստիճանից։ Որքան թույլ է թթուն, այնքան բարձր է հիդրոլիզի աստիճանը։Օրինակ, CO 3 2-, PO 4 3- և S 2- իոնները հիդրոլիզ են անցնում ավելի մեծ չափով, քան NO 2 իոնը, քանի որ H 2 CO 3 և H 2 S տարանջատումը 2-րդ փուլում, և H 3 PO: 4-ը 3-րդ փուլում շատ ավելի քիչ է ընթանում, քան HNO 2 թթվի տարանջատումը: Հետևաբար, լուծումները, օրինակ, Na 2 CO 3, K 3 PO 4 և BaS կլինեն բարձր ալկալային(որը հեշտ է ստուգել սոդայի օճառի պարունակությամբ) .

Լուծույթում OH իոնների ավելցուկը հեշտ է հայտնաբերել ցուցիչով կամ չափել հատուկ գործիքներով (pH մետր):
Եթե աղի խտացված լուծույթում, որը խիստ հիդրոլիզացված է անիոնի կողմից,
օրինակ՝ Na 2 CO 3, ավելացնել ալյումին, ապա վերջինս (ամֆոտերիզմի պատճառով) կարձագանքի ալկալիների հետ և կդիտվի ջրածնի էվոլյուցիա։ Սա հիդրոլիզի լրացուցիչ ապացույց է, քանի որ մենք չենք ավելացրել NaOH ալկալի սոդայի լուծույթին:

Հատուկ ուշադրություն դարձրեք միջին հզորության թթուների աղերին՝ օրթոֆոսֆորային և ծծմբային: Առաջին փուլում այդ թթուները բավականին լավ տարանջատվում են, ուստի դրանց թթվային աղերը հիդրոլիզ չեն անցնում, իսկ նման աղերի լուծույթի միջավայրը թթվային է (աղի բաղադրության մեջ ջրածնի կատիոնի առկայության պատճառով)։ Իսկ միջին աղերը հիդրոլիզվում են անիոնի կողմից՝ միջավայրը ալկալային է։ Այսպիսով, հիդրոսուլֆիտները, հիդրոֆոսֆատները և դիհիդրոֆոսֆատները անիոնով չեն հիդրոլիզվում, միջավայրը թթվային է։ Սուլֆիտները և ֆոսֆատները հիդրոլիզվում են անիոնի կողմից, միջավայրը ալկալային է։

Հիդրոլիզ կատիոնով

Լուծված աղի կատիոնի ջրի հետ փոխազդեցության դեպքում պրոցեսը կոչվում է
աղի հիդրոլիզը կատիոնում

1) Ni(NO 3) 2 = Ni 2+ + 2NO 3 - (դիսոցացիա)
2) Ni 2+ + H 2 O ↔ NiOH + + H + (հիդրոլիզ)

Ni (NO 3) 2 աղի տարանջատումն ամբողջությամբ ընթանում է, Ni 2+ կատիոնի հիդրոլիզը՝ շատ փոքր չափով (0,1 Մ լուծույթի համար՝ 0,001%), բայց դա բավարար է, որպեսզի միջավայրը թթվային դառնա։ (հիդրոլիզի արտադրանքների շարքում կա H + իոն):

Հիդրոլիզ են անցնում միայն վատ լուծվող հիմնական և ամֆոտերային հիդրօքսիդների կատիոնները և ամոնիումի կատիոնները։ NH4+. Մետաղական կատիոնը պառակտում է հիդրօքսիդի իոնը ջրի մոլեկուլից և ազատում ջրածնի H + կատիոնը։

Ամոնիումի կատիոնը հիդրոլիզի արդյունքում ձևավորում է թույլ հիմք՝ ամոնիակի հիդրատ և ջրածնի կատիոն.

NH 4 + + H 2 O ↔ NH 3 H 2 O + H +

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ դուք չեք կարող ավելացնել ջրի մոլեկուլների քանակը և հիդրոքսոկացիաների փոխարեն (օրինակ՝ NiOH +) գրել հիդրօքսիդի բանաձևեր (օրինակ՝ Ni (OH) 2): Եթե հիդրօքսիդներ ստեղծվեին, ապա աղի լուծույթներից նստվածքներ կթափվեին, ինչը չի նկատվում (այդ աղերը կազմում են թափանցիկ լուծույթներ):
Ջրածնի կատիոնների ավելցուկը հեշտ է հայտնաբերել ցուցիչով կամ չափել հատուկ գործիքներով։ Մագնեզիումը կամ ցինկը ներմուծվում է աղի խտացված լուծույթի մեջ, որը խիստ հիդրոլիզացված է կատիոնի կողմից, այնուհետև վերջիններս փոխազդում են թթվի հետ ջրածնի արտազատմամբ։

Եթե աղը անլուծելի է, ապա հիդրոլիզ չկա, քանի որ իոնները ջրի հետ չեն փոխազդում։

Հիդրոլիզը ջրի հետ նյութերի փոխազդեցությունն է, որի արդյունքում փոխվում է լուծույթի միջավայրը։

1. Աղը առաջանում է ամուր հիմքից և ուժեղ թթվից։

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

2. Եթե աղը առաջանում է ուժեղ հիմքի կատիոնից և թույլ թթվի անիոնից, ապա անիոնի մոտ տեղի է ունենում հիդրոլիզ։

Na 2 CO 3 + HOH \(\ձախ աջ նետ\) NaHCO 3 + NaOH

Քանի որ OH - իոնները կուտակվում են լուծույթում, միջավայրը ալկալային է՝ pH> 7։

3. Եթե աղը առաջանում է թույլ հիմքի կատիոնից և ուժեղ թթվի անիոնից, ապա կատիոնի երկայնքով ընթանում է հիդրոլիզ։

Cu 2+ + HOH \(\ձախ աջ նետ\) CuOH + + H +

СuCl 2 + HOH \(\ձախ աջ սլաք\) CuOHCl + HCl

Քանի որ H + իոնները կուտակվում են լուծույթում, միջավայրը թթվային է՝ pH<7.

CH 3 COONH 4 + HOH \(\ձախ աջ սլաք\) NH 4 OH + CH 3 COOH

CH 3 COO - + + HOH \(\ձախ աջ սլաք\) NH 4 OH + CH 3 COOH

Al 2 S 3 + 3HOH \(\ձախ աջ սլաք\) 2Al(OH) 3 + 3H 2 S