Опишете реакцията на неутрализация. Спецификата на процеса на химична неутрализация

Взаимодействието на киселина и основа за образуване на сол и вода се нарича реакция на неутрализация. Обикновено такива реакции протичат с отделяне на топлина.

общо описание

Същността на неутрализацията е, че киселината и основата, обменяйки активни части, се неутрализират взаимно. В резултат на това се образува ново вещество (сол) и неутрална среда (вода).

Прост и ясен пример за реакция на неутрализация е взаимодействието на солна киселина и натриев хидроксид:

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O.

Ако потопите лакмусова хартия в разтвор на солна киселина и натриев хидроксид, тогава тя ще стане лилава, т.е. ще покаже неутрална реакция (червено - кисела, синьо - алкална).

Разтвор на две активни съединения се превръща във вода поради обмена на натрий и хлор, така че йонното уравнение за тази реакция е както следва:

H + + OH - → H 2 O.

След нагряване на получения разтвор водата ще се изпари, а готварската сол - NaCl ще остане в епруветката.

Ориз. 1. Образуване на сол след изпаряване.

При такива реакции водата е основен продукт.

Примери

Реакции на неутрализация могат да възникнат между силни и слаби киселини и основи. Помислете за два вида реакции:

необратими реакции - образуваната сол не се разлага на съставни вещества - киселина и основа (текат в една посока);
обратими реакции - образуваните съединения могат да се разлагат до първоначалните вещества и да взаимодействат отново (текат в двете посоки).

Пример за първия тип реакция е взаимодействието на силна киселина със силна основа:

H 2 SO 4 + 2KOH → K 2 SO 4 + 2H 2 O;
HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.

Обратими реакции възникват, когато слаба киселина се неутрализира със силна основа, както и слаба основа със слаба киселина:

H 2 SO 3 + 2NaOH ↔ Na 2 SO 3 + 2H 2 O;
Fe (OH) 3 + H 3 PO 4 ↔ FePO 4 + 3H 2 O.

Слабо неразтворими или слабо разтворими основи (Fe(OH) 3, Fe(OH) 2, Mg(OH) 2, Zn(OH) 2) също се неутрализират от силна киселина. Например, медният хидроксид не се разтваря във вода, но при взаимодействие с азотна киселина образува сол (меден нитрат) и вода:

Cu(OH) 2 + 2HNO 3 ↔ Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O.

Ориз. 2. Взаимодействие на меден хидроксид с киселина.

Реакциите на неутрализация са екзотермични, протичат с отделяне на топлина.

Използване

Реакциите на неутрализация са в основата на титриметричния анализ или титруване. Това е метод за количествен анализ на концентрацията на веществата. Методът се използва в медицината, например за определяне на киселинността на стомашния сок, както и във фармакологията.

Ориз. 3. Титруване.

Освен това е важно практическото приложение на неутрализацията в лабораторията: ако се разлее киселина, тя може да се неутрализира с основа.

Какво научихме?

Реакцията, при която киселина и основа образуват сол и вода, се нарича неутрализация. Тази реакция е възможна между всякакви киселини и основи: силна киселина и силна основа, слаба киселина и слаба основа, силна основа и слаба киселина, слаба основа и силна киселина. Реакцията протича с отделяне на топлина. Неутрализацията се използва в медицината и фармакологията.

Концепцията за „реакция на неутрализация“, която съществува в неорганичната химия, предполага химичен процес, при който взаимодействат вещества с киселинни и основни свойства, в резултат на което участниците в реакцията губят както тези, така и други характерни химични свойства. Реакцията на неутрализация в микробиологията има същото глобално значение, нейните продукти губят своите биологични свойства. Но, разбира се, това е съвсем различен процес с различни участници и резултати. А въпросното биологично свойство, което представлява интерес преди всичко за лекарите и учените, е способността на микроорганизма да причини заболяване или смърт на податливо животно.

Области на използване

Най-често този метод на изследване се използва за идентифициране на вируси, тоест за диагностициране на вирусни инфекциозни заболявания. Освен това тестът може да бъде насочен както към идентифициране на самия патоген, така и към антитела към него.

В бактериологията тази техника обикновено се използва за откриване на антитела срещу бактериални ензими, като антистрептолизини, антистафилолизини, антистрептокинази.

Как се прави този тест?

Реакцията на неутрализация се основава на способността на антителата - специални имунни кръвни протеини - да неутрализират антигени - чужди агенти, които влизат в тялото. Ако е необходимо да се открие патогенът и да се идентифицира, тогава стандартен имунен серум, съдържащ антитела, се смесва с биологичен материал. Получената смес се държи в термостат за необходимото време и се въвежда в жива чувствителна система.

Това са лабораторни животни (плъхове, мишки), пилешки ембриони, клетъчни култури. При липса на биологичен ефект (заболяване или смърт на животното) може да се заключи, че това е точно вирусът, за който е използван стандартния серум. Тъй като, както вече беше споменато, знак, че реакцията е преминала, е загубата на биосвойства от вируса (способността да причини смъртта на животното) поради взаимодействието на серумни антитела и вирусни антигени. При определяне на токсични вещества алгоритъмът на действията е същият, но има опции.

Ако се изследва някакъв субстрат, съдържащ токсин, той се смесва със стандартен серум. В случай на изследване на последното се използва контролно токсично вещество. За да може реакцията на неутрализация да продължи, тази смес също се инкубира за предварително определено време и се инжектира в податливата система. Техниката за оценка на резултата е абсолютно същата.

В медицинската и ветеринарна практика реакцията на неутрализация на вируса, използвана като диагностичен тест, се извършва в така наречената техника на сдвоени серуми.

Това е начин да се потвърди диагнозата на вирусно заболяване. За прилагането му при болен човек или животно те се приемат двукратно - в началото на заболяването и 14-21 дни след това.

Ако след теста се установи увеличение на броя на антителата срещу вируса с 4 или повече пъти, тогава диагнозата може да се счита за потвърдена.

Реакцията на неутрализация се счита за една от най-важните за киселини и основи. Именно това взаимодействие предполага образуването на вода като един от реакционните продукти.

Механизъм

Нека анализираме уравнението на реакцията на неутрализация, като използваме примера за взаимодействие на натриев хидроксид със солна (солна) киселина. Водородните катиони, образувани в резултат на дисоциацията на киселината, се свързват с хидроксидни йони, които се образуват при разлагането на алкали (натриев хидроксид). В резултат на това между тях протича реакция на неутрализация.

H+ + OH- → H 2 O

Характеристики на химичния еквивалент

Киселинно-алкалното титруване е свързано с неутрализацията. Какво е титруване? Това е начин за изчисляване на наличната маса на основа или киселина. Това включва измерване на количеството основа или киселина с известна концентрация, която трябва да се вземе за пълно неутрализиране на втория реагент. Всяка реакция на неутрализация включва използването на такъв термин като "химичен еквивалент".

За алкали това е количеството основа, което в случай на пълна неутрализация образува един мол хидроксидни йони. За киселина химичният еквивалент се определя от количеството, освободено по време на неутрализацията на 1 mol водородни катиони.

Реакцията на неутрализация протича напълно, ако първоначалната смес съдържа равен брой химични еквиваленти на основа и киселина.

Грамов еквивалент е масата на основа (киселина) в грамове, която може да образува един мол хидроксидни йони (водородни катиони). За едноосновна киселина (азотна, солна), която, когато една молекула се разлага на йони, отделя по един водороден катион, химичният еквивалент е подобен на количеството на веществото, а 1 грам еквивалент съответства на молекулното тегло на веществото. За двуосновна сярна киселина, която образува два водородни катиона по време на електролитна дисоциация, един мол съответства на два еквивалента. Следователно при киселинно-основно взаимодействие неговият грам еквивалент е равен на половината от относителното молекулно тегло. За триосновна фосфорна киселина, когато е напълно дисоциирана, образувайки три водородни катиона, един грам еквивалент ще бъде равен на една трета от относителното молекулно тегло.

За основите принципът на определяне е подобен: грам еквивалентът зависи от валентността на метала. И така, за алкални метали: натрий, литий, калий - желаната стойност съвпада с относителното молекулно тегло. В случай на изчисляване на грам еквивалент на калциев хидроксид, тази стойност ще бъде равна на половината от относителното молекулно тегло на гасената вар.

Обяснение на механизма

Нека се опитаме да разберем какво представлява реакцията на неутрализация. Примери за такова взаимодействие могат да бъдат взети по различен начин, нека се спрем на неутрализирането на азотна киселина с бариев хидроксид. Нека се опитаме да определим масата киселина, необходима за реакцията на неутрализация. Примери за изчисления са дадени по-долу. Относителното молекулно тегло на азотната киселина е 63, а на бариевия хидроксид е 86. Определяме броя грам еквиваленти на основата, съдържаща се в 100 грама. Разделете 100 g на 86 g / eq и вземете 1 еквивалент от Ba (OH) 2. Ако разгледаме този проблем чрез химическо уравнение, тогава можем да съставим взаимодействието, както следва:

2HNO 3 + Ba(OH) 2 → Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O

Уравнението ясно показва цялата химия. Реакцията на неутрализация тук протича напълно, когато два мола киселина реагират с един мол основа.

Характеристики на нормалната концентрация

Когато говорим за неутрализация, често се използва нормалната концентрация на основа или основа. Каква е тази стойност? Нормалността на разтвора показва броя на еквивалентите на желаното вещество, което съществува в един литър от неговия разтвор. С негова помощ се извършват количествени изчисления в аналитичната химия.

Например, ако искате да определите нормалността и моларността на разтвор от 0,5 литра, получен след разтваряне на 4 грама натриев хидроксид във вода, първо трябва да определите относителното молекулно тегло на натриевия хидроксид. Ще бъде 40, моларната маса ще бъде 40 g/mol. След това определяме количественото съдържание в 4 грама от веществото, за това разделяме масата на моларната маса, т.е. 4 g: 40 g / mol, получаваме 0,1 mol. Тъй като моларната концентрация се определя от съотношението на броя молове вещество към общия обем на разтвора, може да се изчисли моларността на алкала. За да направите това, разделяме 0,1 mol на 0,5 литра, в резултат на което получаваме 0,2 mol / l, т.е. 0,2 M алкали. Тъй като основата е монокиселина, нейната моларност е числено равна на нормалната, т.е. съответства на 0,2 n.

Заключение

В неорганичната и органичната химия реакцията на неутрализация между киселина и основа е от особено значение. Поради пълната неутрализация на първоначалните компоненти възниква йонообменна реакция, чиято пълнота може да се провери с помощта на индикатори за кисела и алкална среда.

Урокът е посветен на изучаването на реакцията между противоположни по свойства вещества - киселини и основи. Такива реакции се наричат реакции на неутрализация. По време на урока ще научите как да използвате формулата на солта, за да направите името й и да запишете формулата й според името на солта.

Тема: Класове неорганични вещества

Урок: Реакция на неутрализация

Ако смесите равни количества солна киселина и натриев хидроксид, тогава се образува разтвор, в който средата ще бъде неутрална, т.е. няма да съдържа нито киселина, нито основа. Нека напишем уравнението за реакцията между солна киселина и натриев хидроксид, ако резултатът е натриев хлорид и вода.

Когато 1 mol хлороводород (HCl) и 1 mol натриев хидроксид (NaOH) реагират, се образуват 1 mol натриев хлорид (NaCl) и 1 mol вода (H 2 O). Моля, обърнете внимание, че по време на тази реакция две сложни вещества обменят своите съставки и се образуват две нови сложни вещества:

NaOH+HCl=NaCl+H2O

Наричат се реакции, при които две съединения обменят своите съставки обменни реакции.

Специален случай на реакция на обмен е реакцията на неутрализация.

Реакцията на неутрализация е взаимодействието на киселина с основа.

Схема на реакцията на неутрализация: ОСНОВА + КИСЕЛИНА = СОЛ + ВОДА

Основите, които са неразтворими във вода, също могат да се разтворят в киселинни разтвори. В резултат на тези реакции се образуват соли и вода. Уравнението на реакцията за взаимодействие на меден (II) хидроксид със сярна киселина:

Cu (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + 2H 2 O

Вещество с химична формула CuSO 4 принадлежи към класа на соли. Съставихме формулата на тази сол, знаейки, че валентността на медта в този процес е II и валентността на SO4 също е II. Но какво е името на това вещество?

Името на солта се състои от две думи: първата дума е името на киселинния остатък (тези имена са дадени в таблицата в учебника, трябва да се научат), а втората дума е името на метала. Ако валентността на метала е променлива, тогава тя се посочва в скоби.

И така, вещество с химическа формула CuSO 4 се нарича меден (II) сулфат.

NaNO 3 - натриев нитрат;

K 3 PO 4 - калиев фосфат (ортофосфат).

А сега да направим обратната задача: ще съставим формула за солта по нейното име. Да съставим формули на следните соли: натриев сулфат; магнезиев карбонат; калциев нитрат.

За да съставим правилно формулата на солта, първо записваме символа на метала и формулата на киселинния остатък, отгоре посочваме техните валентности. Намерете LCM на стойностите на валентността. Разделяйки LCM на всяка от стойностите на валентността, намираме броя на металните атоми и броя на киселинните остатъци.

Моля, обърнете внимание, че ако киселинният остатък се състои от група атоми, тогава, когато пишете формулата на солта, формулата на киселинния остатък се записва в скоби, а броят на киселинните остатъци се посочва извън скобата чрез съответния индекс.

1. Сборник задачи и упражнения по химия: 8. клас: към учеб. П.А. Оржековски и др., „Химия. 8 клас / P.A. Оржековски, Н.А. Титов, Ф.Ф. Хегел. - М .: AST: Астрел, 2006. (стр. 106)

2. Ушакова О.В. Работна тетрадка по химия: 8. клас: към учебника на П.А. Оржековски и др., „Химия. 8 клас” / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековски; под. изд. проф. П.А. Оржековски - М .: AST: Астрел: Профиздат, 2006. (стр. 107-108)

3. Химия. 8 клас. Proc. за общ институции / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. – М.: Астрел, 2013. (§33)

4. Химия: 8. клас: учеб. за общ институции / П.А. Оржековски, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: AST: Астрел, 2005. (§39)

5. Химия: инорган. химия: учебник. за 8 клетки. общо образование институции / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фелдман. - М .: Образование, Московски учебници OJSC, 2009. (§§31,32)

6. Енциклопедия за деца. Том 17. Химия / Глава. изд. В.А. Володин, водещ. научен изд. И. Леенсън. – М.: Аванта+, 2003.

Допълнителни уеб ресурси

2. Индикатори в реакциите на неутрализация. Титруване().

Домашна работа

1) с. 107-108 №№ 4,5,7от Работна тетрадка по химия: 8. клас: към учебника на П.А. Оржековски и др., „Химия. 8 клас” / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековски; под. изд. проф. П.А. Оржековски - М.: АСТ: Астрел: Профиздат, 2006.

2) стр.188 № 1,4от учебника P.A. Оржековски, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова "Химия: 8 клас", 2013 г

Страница 2

Реакциите на неутрализация, включващи слаба киселина или слаба основа, не протичат напълно, само докато се установи равновесие.

Реакциите на неутрализация са екзотермични процеси (Н ОН-Н2О 57 3 kJ), следователно хидролизата на солите е ендотермична.

Реакциите на неутрализация са екзотермични процеси (H OH - H2O 57 3 kJ), следователно хидролизата на солите е ендотермична.

Реакцията на неутрализация е химическа реакция между вещество, което има свойствата на киселина и вещество, което има свойствата на основа, което води до загуба на характерните свойства на двете съединения. Най-типичната реакция на неутрализация във водни разтвори протича между хидратирани водородни йони и хидроксилни йони, съдържащи се съответно в силни киселини и основи: H OH-H2O.

Реакцията на неутрализация протича не само във водни, но и в неводни разтвори. Химическата природа на неводния разтворител влияе върху състоянието на йоните в разтвора и степента на дисоциация. Едно и също вещество може да бъде сол в един разтворител, киселина в друг и основа в трети.

Реакцията на неутрализация е придружена от отделяне на топлина; следователно, термометърът на Бекман е предварително настроен по такъв начин, че в началото на експеримента живакът в капилярката на термометъра да е в долната част на скалата. След сглобяването на калориметъра се определя неговата константа (виж предишната работа) чрез поставяне на празна ампула в капака на калориметъра.

Реакциите на неутрализация протичат с отделяне на топлина. Въпреки това, количеството топлина, отделено при смесване на разредени киселини и основи, е трудно да се оцени чрез допир. Концентрираните киселини и основи никога не трябва да се смесват помежду си. Тази смес става толкова гореща, че започва да кипи и да пръска бурно.

Реакциите на неутрализация играят решаваща роля при предене, тъй като те предопределят кинетиката на отлагането и структурата на получената нишка. Освен това, в резултат на реакцията на неутрализация, редица продукти преминават в нестабилна форма и се разлагат.

Реакцията на алкална неутрализация на нафтенови киселини и феноли е обратима. Нафтенатите и фенолатите се хидролизират в присъствието на вода, образувайки изходните продукти. Степента на хидролиза зависи от условията на процеса. Тя се увеличава с повишаване на температурата и намалява с увеличаване на концентрацията на алкалния разтвор. Алкалното почистване е препоръчително да се извършва при ниски температури, като се използват концентрирани разтвори.

Реакциите на неутрализация, протичащи във водни разтвори, са подобни на тези, протичащи в неводни среди.

Реакцията на неутрализация е йонообменна реакция и протича моментално. Обратно, реакцията на естерификация не е йонообменна и протича по-бавно. Както реакцията на образуване на етил, така и реакцията на естерификация са обратими и следователно ограничени от състоянието на равновесие.