Opišite reakciju neutralizacije. Specifičnosti procesa hemijske neutralizacije

Interakcija kiseline i baze za stvaranje soli i vode naziva se reakcija neutralizacije. Obično se takve reakcije odvijaju oslobađanjem topline.

opći opis

Suština neutralizacije je da kiselina i baza, razmjenjujući aktivne dijelove, neutraliziraju jedna drugu. Kao rezultat, formiraju se nova tvar (sol) i neutralni medij (voda).

Jednostavan i jasan primjer reakcije neutralizacije je interakcija hlorovodonične kiseline i natrijevog hidroksida:

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O.

Ako lakmus papir umočite u rastvor hlorovodonične kiseline i natrijum hidroksida, tada će postati ljubičasta, tj. pokazaće neutralnu reakciju (crvena - kisela, plava - alkalna).

Razmjenom natrijuma i hlora otopina dva aktivna spoja pretvorila se u vodu, pa je ionska jednadžba za ovu reakciju sljedeća:

H + + OH - → H 2 O.

Nakon zagrijavanja dobivene otopine, voda će ispariti, a kuhinjska sol - NaCl će ostati u epruveti.

Rice. 1. Formiranje soli nakon isparavanja.

U takvim reakcijama voda je bitan proizvod.

Primjeri

Reakcije neutralizacije mogu se javiti između jakih i slabih kiselina i lužina. Razmotrite dvije vrste reakcija:

• ireverzibilne reakcije - formirana sol se ne raspada na sastavne tvari - kiselinu i lužinu (teče u jednom smjeru);
• reverzibilne reakcije - formirana jedinjenja su u stanju da se raspadnu u originalne supstance i ponovo interaguju (teče u oba smera).

Primjer prve vrste reakcije je interakcija jake kiseline s jakom bazom:

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

Reverzibilne reakcije nastaju kada se slaba kiselina neutralizira jakom bazom, kao i slaba baza slabom kiselinom:

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

Slabe nerastvorljive ili slabo rastvorljive baze (Fe(OH) 3 , Fe(OH) 2 , Mg(OH) 2 , Zn(OH) 2) se takođe neutrališu jakom kiselinom. Na primjer, bakrov hidroksid se ne otapa u vodi, ali pri interakciji s dušičnom kiselinom stvara sol (bakar nitrat) i vodu:

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

Rice. 2. Interakcija bakrenog hidroksida sa kiselinom.

Reakcije neutralizacije su egzotermne, odvijaju se s oslobađanjem topline.

Upotreba

Reakcije neutralizacije su osnova titrimetrijske analize ili titracije. Ovo je metoda za kvantitativnu analizu koncentracije supstanci. Metoda se koristi u medicini, na primjer, za određivanje kiselosti želučanog soka, kao i u farmakologiji.

Rice. 3. Titracija.

Osim toga, važna je praktična primjena neutralizacije u laboratoriji: ako se kiselina prolije, može se neutralizirati alkalijom.

Šta smo naučili?

Reakcija u kojoj kiselina i baza formiraju sol i vodu naziva se neutralizacija. Ova reakcija je moguća između bilo koje kiseline i baza: jake kiseline i jake lužine, slabe kiseline i slabe baze, jake baze i slabe kiseline, slabe baze i jake kiseline. Reakcija se nastavlja oslobađanjem topline. Neutralizacija se koristi u medicini i farmakologiji.

Koncept “reakcije neutralizacije” koji postoji u neorganskoj hemiji podrazumijeva kemijski proces u kojem su tvari kiselih i baznih svojstava međusobno povezane, uslijed čega sudionici reakcije gube i ta i druga karakteristična hemijska svojstva. Reakcija neutralizacije u mikrobiologiji ima isti globalni značaj, njeni proizvodi gube biološka svojstva. Ali, naravno, ovo je potpuno drugačiji proces sa različitim učesnicima i ishodima. A biološka osobina o kojoj se radi, a koja prvenstveno zanima doktore i naučnike, jeste sposobnost mikroorganizma da izazove bolest ili smrt kod prijemčive životinje.

Područja upotrebe

Najčešće se ova metoda istraživanja koristi za identifikaciju virusa, odnosno za dijagnosticiranje virusnih zaraznih bolesti. Štoviše, test može biti usmjeren i na identifikaciju samog patogena i antitijela na njega.

U bakteriologiji se ova tehnika obično koristi za otkrivanje antitijela na bakterijske enzime, kao što su antistreptolizini, antistafilolizini, antistreptokinaze.

Kako se radi ovaj test?

Reakcija neutralizacije zasniva se na sposobnosti antitijela - posebnih imunoloških proteina krvi - da neutraliziraju antigene - strane agense koji ulaze u tijelo. Ako je potrebno otkriti patogen i identificirati ga, tada se standardni imunološki serum koji sadrži antitijela pomiješa s biološkim materijalom. Dobivena smjesa se drži u termostatu potrebno vrijeme i unosi u živi osjetljivi sistem.

To su laboratorijske životinje (pacovi, miševi), pileći embriji, ćelijske kulture. U nedostatku biološkog efekta (bolest ili smrt životinje), može se zaključiti da je to upravo virus za koji je korišten standardni serum. Budući da je, kao što je već spomenuto, znak da je reakcija prošla je gubitak bioloških svojstava virusa (sposobnost da izazove smrt životinje) zbog interakcije serumskih antitijela i antigena virusa. Prilikom određivanja otrovnih tvari, algoritam djelovanja je isti, ali postoje opcije.

Ako se ispita bilo koji supstrat koji sadrži toksin, onda se pomiješa sa standardnim serumom. U slučaju proučavanja potonjeg, koristi se kontrolna toksična tvar. Da bi se reakcija neutralizacije odvijala, ova mješavina se također inkubira na unaprijed određeno vrijeme i ubrizgava u osjetljivi sistem. Tehnika za procjenu rezultata je potpuno ista.

U medicinskoj i veterinarskoj praksi reakcija neutralizacije virusa koja se koristi kao dijagnostički test provodi se takozvanom tehnikom parnih seruma.

Ovo je način da se potvrdi dijagnoza virusne bolesti. Za njegovu primjenu kod bolesne osobe ili životinje uzimaju se dva puta - na početku bolesti i 14-21 dan nakon toga.

Ako se nakon testa otkrije povećanje broja antitijela na virus za 4 ili više puta, tada se dijagnoza može smatrati potvrđenom.

Reakcija neutralizacije se smatra jednom od najvažnijih za kiseline i baze. Upravo ta interakcija sugerira stvaranje vode kao jednog od produkta reakcije.

Mehanizam

Analizirajmo jednadžbu reakcije neutralizacije na primjeru interakcije natrijevog hidroksida sa hlorovodoničnom (hlorovodoničnom) kiselinom. Kationi vodonika koji nastaju kao rezultat disocijacije kiseline vezuju se za hidroksidne jone, koji nastaju tokom razgradnje alkalija (natrijum hidroksida). Kao rezultat, između njih se odvija reakcija neutralizacije.

H+ + OH- → H 2 O

Karakteristike hemijskog ekvivalenta

Acid-bazna titracija se odnosi na neutralizaciju. Šta je titracija? Ovo je način za izračunavanje dostupne mase baze ili kiseline. Uključuje mjerenje količine lužine ili kiseline poznate koncentracije, koja se mora uzeti da bi se drugi reagens potpuno neutralizirao. Svaka reakcija neutralizacije uključuje upotrebu izraza kao što je "hemijski ekvivalent".

Za alkalije, to je količina baze koja, u slučaju potpune neutralizacije, formira jedan mol hidroksidnih jona. Za kiselinu, hemijski ekvivalent je određen količinom oslobođenom tokom neutralizacije 1 mol vodonikovih katjona.

Reakcija neutralizacije se odvija u potpunosti ako početna smjesa sadrži jednak broj kemijskih ekvivalenata baze i kiseline.

Ekvivalent u gramu je masa baze (kiseline) u gramima koja može formirati jedan mol hidroksidnih jona (kajoni vodonika). Za jednobazičnu kiselinu (dušičnu, hlorovodoničnu) koja, kada se molekula razbije na ione, oslobađa po jedan vodikov kation, hemijski ekvivalent je sličan količini supstance, a 1 gram ekvivalenta odgovara molekulskoj težini supstance . Za dvobazičnu sumpornu kiselinu, koja formira dva katjona vodonika tokom elektrolitičke disocijacije, jedan mol odgovara dva ekvivalenta. Prema tome, u kiselo-baznoj interakciji, njegov gramski ekvivalent jednak je polovini relativne molekulske težine. Za trobazičnu fosfornu kiselinu, kada se potpuno disocira, formirajući tri vodikova kationa, jedan gram ekvivalenta će biti jednak jednoj trećini relativne molekulske težine.

Za baze, princip određivanja je sličan: gramski ekvivalent ovisi o valentnosti metala. Dakle, za alkalne metale: natrijum, litijum, kalijum - željena vrednost se poklapa sa relativnom molekulskom težinom. U slučaju izračunavanja gramskog ekvivalenta kalcijum hidroksida, ova vrijednost će biti jednaka polovini relativne molekulske težine gašenog vapna.

Objašnjenje mehanizma

Pokušajmo razumjeti što je reakcija neutralizacije. Primjeri takve interakcije mogu se uzeti drugačije, hajde da se zadržimo na neutralizaciji dušične kiseline sa barijevim hidroksidom. Pokušajmo odrediti masu kiseline koja je potrebna reakciji neutralizacije. Primjeri proračuna su dati u nastavku. Relativna molekulska težina dušične kiseline je 63, a barijum hidroksida 86. Određujemo broj gram ekvivalenata baze sadržanih u 100 grama. Podijelite 100 g sa 86 g/eq i dobijete 1 ekvivalent Ba (OH) 2. Ako ovaj problem razmotrimo kroz hemijsku jednačinu, onda možemo sastaviti interakciju na sljedeći način:

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

Jednačina jasno pokazuje svu hemiju. Reakcija neutralizacije se ovdje odvija u potpunosti kada dva mola kiseline reaguju s jednim molom baze.

Karakteristike normalne koncentracije

Kada se govori o neutralizaciji, često se koristi normalna koncentracija baze ili lužine. Koja je ovo vrijednost? Normalnost rastvora pokazuje broj ekvivalenata željene supstance koji postoji u jednoj litri njenog rastvora. Uz njegovu pomoć provode se kvantitativni proračuni u analitičkoj hemiji.

Na primjer, ako želite odrediti normalnost i molarnost otopine od 0,5 litara dobivene nakon rastvaranja 4 grama natrijum hidroksida u vodi, prvo morate odrediti relativnu molekulsku težinu natrijevog hidroksida. Bit će 40, molarna masa će biti 40 g/mol. Zatim određujemo kvantitativni sadržaj u 4 grama tvari, za to podijelimo masu s molarnom masom, odnosno 4 g: 40 g / mol, dobijemo 0,1 mol. Budući da je molarna koncentracija određena omjerom broja molova tvari i ukupnog volumena otopine, može se izračunati molarnost lužine. Da bismo to učinili, podijelimo 0,1 mol sa 0,5 litara, kao rezultat dobijemo 0,2 mol / l, odnosno 0,2 M alkalije. Pošto je baza monokiselina, njen molaritet je numerički jednak normalnom, odnosno odgovara 0,2 n.

Zaključak

U neorganskoj i organskoj hemiji reakcija neutralizacije između kiseline i baze je od posebne važnosti. Zbog potpune neutralizacije početnih komponenti dolazi do reakcije ionske izmjene, čija se potpunost može provjeriti pomoću indikatora za kiselu i alkalnu sredinu.

Lekcija je posvećena proučavanju reakcije između supstanci suprotnih po svojstvima - kiselina i baza. Takve reakcije se nazivaju reakcije neutralizacije. Tokom lekcije naučit ćete kako koristiti formulu soli za njeno ime i zapisati njenu formulu prema nazivu soli.

Tema: Klase neorganskih supstanci

Lekcija: Reakcija neutralizacije

Ako pomiješate jednake količine hlorovodonične kiseline i natrijevog hidroksida, tada nastaje otopina u kojoj će medij biti neutralan, tj. neće sadržavati ni kiselinu ni alkalije. Napišimo jednadžbu za reakciju između klorovodične kiseline i natrijevog hidroksida ako je rezultat natrijum hlorid i voda.

Kada reaguju 1 mol hlorovodonika (HCl) i 1 mol natrijum hidroksida (NaOH), nastaje 1 mol natrijum hlorida (NaCl) i 1 mol vode (H 2 O). Imajte na umu da tokom ove reakcije dvije složene tvari razmjenjuju svoje sastojke i nastaju dvije nove složene tvari:

NaOH+HCl=NaCl+H 2 O

Reakcije u kojima dva jedinjenja izmjenjuju svoje sastojke nazivaju se reakcije razmene.

Poseban slučaj reakcije razmjene je reakcija neutralizacije.

Reakcija neutralizacije je interakcija kiseline sa bazom.

Shema reakcije neutralizacije: BAZA + KISELINA = SOL + VODA

Baze koje su nerastvorljive u vodi mogu se rastvoriti i u kiselim rastvorima. Kao rezultat ovih reakcija nastaju soli i voda. Jednačina reakcije za interakciju bakar (II) hidroksida sa sumpornom kiselinom:

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

Supstanca sa hemijskom formulom CuSO 4 pripada klasi soli. Sastavili smo formulu ove soli, znajući da je valencija bakra u ovom procesu II, a valencija SO 4 je takođe II. Ali kako se zove ova supstanca?

Naziv soli sastoji se od dvije riječi: prva riječ je naziv kiselinskog ostatka (ova imena su data u tabeli u udžbeniku, moraju se naučiti), a druga riječ je naziv metala. Ako je valencija metala promjenjiva, onda je to naznačeno u zagradama.

Dakle, tvar s hemijskom formulom CuSO 4 naziva se bakar (II) sulfat.

NaNO 3 - natrijum nitrat;

K 3 PO 4 - kalijum fosfat (ortofosfat).

A sada, uradimo obrnuti zadatak: napravićemo formulu za sol po njenom imenu. Napravimo formule sljedećih soli: natrijum sulfat; magnezijev karbonat; kalcijum nitrat.

Da bismo pravilno sastavili formulu soli, prvo zapisujemo simbol metala i formulu kiselinskog ostatka, odozgo označavamo njihove valencije. Pronađite LCM vrijednosti valencije. Podijeleći LCM sa svakom od vrijednosti valencije, nalazimo broj atoma metala i broj kiselinskih ostataka.

Imajte na umu da ako se kiselinski ostatak sastoji od grupe atoma, tada se pri pisanju formule soli formula kiselinskog ostatka piše u zagradama, a broj kiselih ostataka je označen izvan zagrade odgovarajućim indeksom.

1. Zbirka zadataka i vježbi iz hemije: 8. razred: do udžbenika. P.A. Oržekovski i dr. „Hemija. 8. razred / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M.: AST: Astrel, 2006. (str. 106)

2. Ushakova O.V. Radna sveska iz hemije: 8. razred: do udžbenika P.A. Oržekovski i dr. „Hemija. Razred 8” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ispod. ed. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (str. 107-108)

3. Hemija. 8. razred. Proc. za generala institucije / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova. – M.: Astrel, 2013. (§33)

4. Hemija: 8. razred: udžbenik. za generala institucije / P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Asrel, 2005. (§39)

5. Hemija: inorg. hemija: udžbenik. za 8 ćelija. opšte obrazovanje institucije / G.E. Rudžitis, F.G. Feldman. - M.: Obrazovanje, Moskva Udžbenici OJSC, 2009. (§§31,32)

6. Enciklopedija za djecu. Tom 17. Hemija / Pogl. ed. V.A. Volodin, vodeći. naučnim ed. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

Dodatni web resursi

2. Indikatori u reakcijama neutralizacije. Titracija().

Zadaća

1) sa. 107-108 №№ 4,5,7 iz Radne sveske iz hemije: 8. razred: do udžbenika P.A. Oržekovski i dr. „Hemija. Razred 8” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; ispod. ed. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.

2) str.188 br. 1,4 iz udžbenika P.A. Orzhekovsky, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova "Hemija: 8. razred", 2013

Stranica 2

Reakcije neutralizacije koje uključuju slabu kiselinu ili slabu bazu ne odvijaju se u potpunosti, samo dok se ne uspostavi ravnoteža.

Reakcije neutralizacije su egzotermni procesi (N ON-N2O 57 3 kJ), stoga je hidroliza soli endotermna.

Reakcije neutralizacije su egzotermni procesi (H OH - H2O 57 3 kJ), stoga je hidroliza soli endotermna.

Reakcija neutralizacije je kemijska reakcija između tvari koja ima svojstva kiseline i tvari koja ima svojstva baze, što rezultira gubitkom karakterističnih svojstava oba spoja. Najtipičnija reakcija neutralizacije u vodenim rastvorima odvija se između hidratisanih vodikovih jona i hidroksilnih jona sadržanih u jakim kiselinama i bazama, respektivno: H OH-H2O.

Reakcija neutralizacije se odvija ne samo u vodenim, već iu nevodenim otopinama. Hemijska priroda nevodenog rastvarača utiče na stanje jona u rastvoru i stepen disocijacije. Ista supstanca može biti sol u jednom rastvaraču, kiselina u drugom i baza u trećem.

Reakcija neutralizacije je praćena oslobađanjem topline; stoga je Beckmannov termometar preliminarno podešen tako da se na početku eksperimenta živa u kapilari termometra nalazi na dnu skale. Nakon što je kalorimetar sastavljen, njegova konstanta se određuje (vidi prethodni rad) umetanjem prazne ampule u poklopac kalorimetra.

Reakcije neutralizacije se odvijaju oslobađanjem topline. Međutim, količinu topline koja se oslobađa miješanjem razrijeđenih kiselina i baza teško je procijeniti dodirom. Koncentrovane kiseline i baze nikada se ne smiju miješati jedna s drugom. Ova smjesa postaje toliko vruća da počinje jako da ključa i prska.

Reakcije neutralizacije igraju odlučujuću ulogu u predenju, jer predodređuju kinetiku taloženja i strukturu rezultirajućeg filamenta. Osim toga, kao rezultat reakcije neutralizacije, brojni proizvodi prelaze u nestabilan oblik i raspadaju se.

Reakcija alkalne neutralizacije naftenskih kiselina i fenola je reverzibilna. Naftenati i fenolati se hidroliziraju u prisustvu vode, formirajući početne produkte. Stepen hidrolize zavisi od uslova procesa. Povećava se s povećanjem temperature i smanjuje s povećanjem koncentracije alkalne otopine. Alkalno čišćenje preporučljivo je izvoditi na niskim temperaturama, uz korištenje koncentriranih otopina.

Reakcije neutralizacije koje se javljaju u vodenim otopinama slične su onima koje se javljaju u nevodenim medijima.

Reakcija neutralizacije je reakcija jonske izmjene i odvija se trenutno. Nasuprot tome, reakcija esterifikacije nije ionska izmjena i odvija se sporije. I reakcija formiranja etilata i reakcija esterifikacije su reverzibilne i stoga su ograničene stanjem ravnoteže.