Кислотно-лужні реакції
- Page ID
- 24589
Навички для розвитку
- Опишіть нейтралізацію за допомогою хімічних рівнянь
Кислоти знайомі вам з повсякденного життя, адже кислоти - це кислі речі, як оцет і лимони. Бази можуть бути менш знайомими для вас. Поширеними основами в звичайному житті є харчова сода та антациди, які люди приймають, якщо у них проблеми зі шлунком. Крім того, багато мила є основними, хоча це тільки через те, як вони зроблені, не потрібно робити їх мильними. Основи змушують речі відчувати себе слизькими, а на смак вони гірчать. Їх можна використовувати для чищення жирних речей. Загальні кислоти та основи будуть реагувати один з одним, і коли вони повністю реагують, продукти, як правило, є сольовим розчином, який не кислий або гіркий. Це називається нейтралізацією. Кислотно-лужні реакції нейтралізації - це те, що робить більшість тортів пухнастими, оскільки іноді ці реакції генерують газ, який робить отвори в торті.
Важливо знати, що існує безліч різних визначень кислоти і основи. На цій сторінці описано найпростіше і конкретне визначення. Практикуючі хіміки використовують більш широкі визначення, які розтягують загальну концепцію до самих різних ситуацій, які важливі в більш просунутій хімії.
Як працює нейтралізація?
У цьому описі описані кислотно-лужні реакції у воді. (Це працює трохи інакше в інших розчинниках, але вам не потрібно думати про це занадто багато, поки ви не вивчите більш досконалу хімію). Кислота - це електроліт (сильний або слабкий), який виробляє іони Н +, коли він розчиняється у воді. Іони водню ще називають протонами, тому що водневе ядро - це всього лише протон (хіба що це важчий ізотоп, але це рідко). Кислоти іноді називають «донорами протонів», тобто вони віддають протони, але це не дуже гарне слово, тому що протони витягуються розчинником, а не скидаються розчинною речовиною. Приклади сильних кислот включають HCl і H 2 SO 4, які називаються соляною кислотою і сірчаною кислотою. Але сірчана кислота має 2 протони, пов'язані з сульфат-іоном, і лише один відривається повністю (так само, як і слабкі електроліти, обговорювані тут), тому розчин сірчаної кислоти матиме іони водню, бісульфатні іони та сульфатні іони в розчині. Так само, як і у випадку реакцій опадів, якщо додати основу, обидва протони можуть повністю відірватися і вступити в реакцію з основою. Кислоти називаються монопротоновой, дипротової і т.д. в залежності від того, скільки кислих протонів у них є. HCl, оцтова кислота (оцет, СН 3 СООН) і азотна кислота (HNO 3) є монопротовими кислотами. (Оцтова кислота має інші протони, але тільки останній - кислий.) Сірчана кислота і багато інших - це діпротові кислоти.
Основа - це електроліт (сильний або слабкий), який при розчиненні у водному розчині виробляє іони гідроксиду. Це може бути тому, що це гідроксидна сіль, як NaOH, або тому, що вона приймає іони водню з води, залишаючи гідроксид позаду. Хорошим прикладом цього є аміак, NH 3, який іноді використовується в засобах для прибирання будинку. Аміак реагує з водою, утворюючи гідроксид амонію (але лише трохи, ~ 1% аміаку реагує):
\[NH_{3}(aq) + H_{2}O(l) \rightarrow NH_{4}^{+}(aq) + OH^{–}(aq)\]
В основному основи вступають в реакцію з іонами водню. Так відбувається нейтралізація. Кислота виробляє іони водню, а основа виробляє гідроксидні іони. Вони реагують разом, щоб зробити воду. Аніон, який надходив з кислоти і катіон, залишаються, тому якщо ви випаровуєте воду, ви отримаєте сіль. Загальна реакція виглядає наступним чином:
\[X^{–}(aq) + H^{+}(aq) + M^{+}(aq) + OH^{–}(aq) \rightarrow H_{2}O(l) + X^{–}(aq) + M^{+}(aq)\]
В цілому реакція така:
\[H^{+}(aq) + OH^{–}(aq) \rightarrow H_{2}O(l)\]
Таким чином, витрачаються іони водню, що робить кислоти кислими, і гідроксид, який робить основи основними, також витрачається, і якщо молі кислоти і основи рівні, залишається тільки нейтральна вода і сіль. (Насправді, це трохи складніше, ніж це, якщо кислота або основа слабкі. Рішення дійсно стане нейтральним лише тоді, коли родимки рівні, якщо обидва сильні.)
Потрібно знати кислоти та основи
| Ім'я | Формула | Коментар |
|---|---|---|
| Аміак | NH 3 | слабке підставу |
| Гідроксиди лужних металів | Іло, Анох, КОН, Бро, Сох | розчинні міцні основи |
| Гідроксиди лужноземельних металів | Са (ОН) 2, Ср (ОН) 2, Ба (ОН) 2 | розчинні міцні основи |
| оцтова кислота | ХК 2 Ч 3 З 2 | оцет, слабка кислота |
| хлорну кислоту | ХЛО 4 | сильна кислота |
| Хлорна кислота | ХЛО 3 | сильна кислота |
| Азотна кислота | HNO 3 | сильна кислота |
| Вугільна кислота | Н 2 СО 3 | слабка кислота, в газованих |
| Бікарбонат | НСО 3 — | слабка основа (харчова сода) |
| Сірчана кислота | Н 2 ТАК 4 | діпротова сильна кислота |
| Бісульфат | ВСО 4 — | слабка кислота |
| водневі кислоти | HCl, HBr, HI | сильних кислот |
| плавикова кислота | HF | слабка кислота, але дуже небезпечна |
Приклад
З: Як кислотно-лужні реакції роблять пиріг пухнастим?
Відповідь: Зазвичай торти включають кислий інгредієнт (це варіюється) та бікарбонат натрію, основу. Коли вони вступають в реакцію, протон з кислоти переноситься в бікарбонат, роблячи слабку кислоту вугільної кислоти. Вугільна кислота є продуктом реакції кислого ангідриду між вуглекислим газом і водою. Ця реакція може бути зворотною, або вугільна кислота може розкладатися на воду і вуглекислий газ. Особливо при високих температурах всередині випічки торта це розкладання відбудеться, і утворюється вуглекислий газ. Тиск гарячого газу буде утворювати бульбашки всередині пирога, роблячи його пухнастим.
У попередньому розділі (Осадження) замість того, щоб гідроксид реагував з іонами водню з утворенням води, реакція кислотної основи зробила вугільну кислоту з протонів та бікарбонату. Загалом, основа - це те, що буде міцно зв'язуватися з протоном. Бікарбонатні і карбонатні іони є основами, а також сульфідні іони. Обидві ці реакції можуть виробляти газ, або вуглекислий газ, або сірководень. У лабораторії бікарбонат натрію зазвичай використовується для нейтралізації розливів кислоти. Коли він реагує з кислотою, він виробляє бульбашки, тому легко побачити, коли реакція закінчується.
Більшість хіміків сходяться на думці, що кислотно-лужні реакції - це комбіновані реакції без окислювально-відновного впливу. Це набагато більш загальне визначення, ніж описано тут, але після того, як ви прочитаєте про окислювально-відновлювально-відновлювальному відновленні, перегляньте ці приклади і переконайте себе, що всі вони відповідають цьому визначенню. Які ще приклади ви можете придумати, які також відповідають цьому визначенню?
Резюме
Кислоти - це сильні/слабкі електроліти, які при розчиненні у воді виробляють іони Н +. Примітною властивістю кислот є те, що вони мають кислий смак. Підстави - це сильні/слабкі електроліти, які при розчиненні у воді виробляють гідроксидні іони (ОН -). Вони також, як відомо, мають гіркий смак, а також слизьку або мильну текстуру. Нейтралізація - це тип реакції, при якій кислоти вступають в реакцію з основами, утворюючи розчин солі (вода і сіль), як правило.
Зовнішні посилання
- Хімія CrashCourse: Кислотно-лужні реакції в розчині (11 хв)
- Академія Хана: Введення кислотної основи
(18 хв, пропустити останні 3 хв, необов'язково: пропустити перші 4 хв)