Kirjeldage neutraliseerimisreaktsiooni. Keemilise neutraliseerimise protsessi eripära
Happe ja aluse koostoimet soola ja vee moodustumiseks nimetatakse neutraliseerimisreaktsiooniks. Tavaliselt kulgevad sellised reaktsioonid soojuse vabanemisega.
üldkirjeldus
Neutraliseerimise olemus seisneb selles, et hape ja alus, vahetades aktiivseid osi, neutraliseerivad üksteist. Selle tulemusena moodustub uus aine (sool) ja neutraalne keskkond (vesi).
Lihtne ja selge näide neutraliseerimisreaktsioonist on vesinikkloriidhappe ja naatriumhüdroksiidi koostoime:
HCl + NaOH → NaCl + H 2 O.
Kui kasta lakmuspaber soolhappe ja naatriumhüdroksiidi lahusesse, siis läheb see lillaks, s.t. näitab neutraalset reaktsiooni (punane - happeline, sinine - aluseline).
Kahe aktiivse ühendi lahus muutus naatriumi ja kloori vahetuse tõttu veeks, seega on selle reaktsiooni ioonvõrrand järgmine:
H + + OH - → H2O.
Pärast saadud lahuse kuumutamist vesi aurustub ja lauasool - NaCl jääb katseklaasi.
Riis. 1. Soola moodustumine pärast aurustamist.
Sellistes reaktsioonides on vesi hädavajalik toode.
Näited
Neutraliseerimisreaktsioonid võivad toimuda tugevate ja nõrkade hapete ja leeliste vahel. Mõelge kahte tüüpi reaktsioonidele:
- pöördumatud reaktsioonid - moodustunud sool ei lagune koostisaineteks - happeks ja leeliseks (need voolavad ühes suunas);
- pöörduvad reaktsioonid - moodustunud ühendid on võimelised lagunema algaineteks ja taas interakteeruma (voolavad mõlemas suunas).
Esimest tüüpi reaktsiooni näide on tugeva happe ja tugeva alusega koostoime:
- H2SO4 + 2KOH → K2SO4 + 2H2O;
- HNO 3 + KOH → KNO 3 + H 2 O.
Pöörduvad reaktsioonid tekivad siis, kui nõrk hape neutraliseeritakse tugeva alusega, samuti nõrk alus nõrga happega:
- H2SO3 + 2NaOH ↔ Na2SO3 + 2H2O;
- Fe (OH) 3 + H 3 PO 4 ↔ FePO 4 + 3H 2 O.
Nõrgalt lahustumatud või vähelahustuvad alused (Fe(OH) 3, Fe(OH) 2, Mg(OH) 2, Zn(OH) 2) neutraliseeritakse samuti tugeva happega. Näiteks vaskhüdroksiid ei lahustu vees, kuid lämmastikhappega suhtlemisel moodustub sool (vasknitraat) ja vesi:
Cu(OH) 2 + 2HNO 3 ↔ Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O.
Riis. 2. Vaskhüdroksiidi interaktsioon happega.
Neutraliseerimisreaktsioonid on eksotermilised, need kulgevad soojuse vabanemisega.
Kasutamine
Neutraliseerimisreaktsioonid on titrimeetrilise analüüsi või tiitrimise aluseks. See on ainete kontsentratsiooni kvantitatiivse analüüsi meetod. Meetodit kasutatakse meditsiinis näiteks maomahla happesuse määramiseks, aga ka farmakoloogias.
Riis. 3. Tiitrimine.
Lisaks on oluline neutraliseerimise praktiline rakendamine laboris: kui hapet lekib, saab selle neutraliseerida leelisega.
Mida me õppisime?
Reaktsiooni, mille käigus hape ja alus moodustavad soola ja vee, nimetatakse neutraliseerimiseks. See reaktsioon on võimalik mis tahes hapete ja aluste vahel: tugev hape ja tugev leelis, nõrk hape ja nõrk alus, tugev alus ja nõrk hape, nõrk alus ja tugev hape. Reaktsioon kulgeb soojuse vabanemisega. Neutraliseerimist kasutatakse meditsiinis ja farmakoloogias.
Anorgaanilises keemias eksisteeriv "neutraliseerimisreaktsiooni" mõiste hõlmab keemilist protsessi, milles happeliste ja aluseliste omadustega ained interakteeruvad, mille tulemusena reaktsioonis osalejad kaotavad nii need kui ka muud iseloomulikud keemilised omadused. Neutraliseerimisreaktsioon mikrobioloogias on sama globaalse tähtsusega, selle saadused kaotavad oma bioloogilised omadused. Kuid loomulikult on see täiesti erinev protsess erinevate osalejate ja erinevate tulemustega. Ja kõne all olev bioloogiline omadus, mis pakub huvi eelkõige arstidele ja teadlastele, on mikroorganismi võime põhjustada vastuvõtlikul loomal haigusi või surma.
Kasutusvaldkonnad
Kõige sagedamini kasutatakse seda uurimismeetodit viiruste tuvastamiseks, see tähendab viiruslike nakkushaiguste diagnoosimiseks. Lisaks võib test olla suunatud nii patogeeni enda kui ka selle vastaste antikehade tuvastamisele.
Bakterioloogias kasutatakse seda tehnikat tavaliselt bakteriaalsete ensüümide (nt antistreptolüsiinid, antistafülolüsiinid, antistreptokinaasid) vastaste antikehade tuvastamiseks.
Kuidas seda testi tehakse?
Neutraliseerimisreaktsioon põhineb antikehade – spetsiaalsete immuunverevalkude – võimel neutraliseerida antigeene – organismi sattuvaid võõraineid. Kui on vaja patogeeni tuvastada ja tuvastada, segatakse bioloogilise materjaliga standardne antikehi sisaldav immuunseerum. Saadud segu hoitakse vajaliku aja termostaadis ja viiakse elavasse vastuvõtlikku süsteemi.
Need on laboriloomad (rotid, hiired), kanaembrüod, rakukultuurid. Bioloogilise toime puudumisel (looma haigestumine või surm) võib järeldada, et just selle viirusega standardset seerumit kasutati. Kuna, nagu juba mainitud, on reaktsiooni möödumise tunnuseks viiruse bioomaduste kadu (võime põhjustada looma surma) seerumi antikehade ja viiruse antigeenide koostoime tõttu. Mürgiste ainete määramisel on toimingute algoritm sama, kuid valikuvõimalusi on.
Kui uuritakse mõnda toksiini sisaldavat substraati, segatakse see standardseerumiga. Viimase uurimise puhul kasutatakse kontrolltoksilist ainet. Neutraliseerimisreaktsiooni kulgemiseks inkubeeritakse ka seda segu eelnevalt kindlaksmääratud aja jooksul ja süstitakse vastuvõtlikku süsteemi. Tulemuse hindamise tehnika on täpselt sama.
Meditsiini- ja veterinaarpraktikas viiakse diagnostilise testina kasutatav viiruse neutraliseerimise reaktsioon läbi nn paariseerumi tehnikas.
See on viis viirushaiguse diagnoosi kinnitamiseks. Selle rakendamiseks haigel inimesel või loomal võetakse neid kaks korda - haiguse alguses ja 14-21 päeva pärast seda.
Kui pärast testi tuvastatakse viirusevastaste antikehade arvu suurenemine 4 või enama korra võrra, võib diagnoosi lugeda kinnitatuks.
Neutraliseerimisreaktsiooni peetakse hapete ja aluste jaoks üheks kõige olulisemaks. Just see interaktsioon viitab ühe reaktsiooniproduktina vee moodustumisele.
mehhanism
Analüüsime neutraliseerimisreaktsiooni võrrandit naatriumhüdroksiidi ja vesinikkloriidhappe vastastikmõju näitel. Happe dissotsiatsiooni tulemusena tekkinud vesinikkatioonid seostuvad hüdroksiidioonidega, mis tekivad leelise (naatriumhüdroksiidi) lagunemisel. Selle tulemusena toimub nende vahel neutraliseerimisreaktsioon.
H+ + OH- → H2O
Keemilise ekvivalendi omadused
Happe-aluse tiitrimine on seotud neutraliseerimisega. Mis on tiitrimine? See on viis aluse või happe saadaoleva massi arvutamiseks. See hõlmab teadaoleva kontsentratsiooniga leelise või happe koguse mõõtmist, mis tuleb teise reagendi täielikuks neutraliseerimiseks võtta. Iga neutraliseerimisreaktsioon hõlmab termini "keemiline ekvivalent" kasutamist.
Leelise puhul on see aluse kogus, mis täieliku neutraliseerimise korral moodustab ühe mooli hüdroksiidiioone. Happe puhul määratakse keemiline ekvivalent 1 mooli vesinikkatioonide neutraliseerimisel vabaneva koguse järgi.
Neutraliseerimisreaktsioon kulgeb täielikult, kui algsegu sisaldab võrdsel arvul aluse ja happe keemilisi ekvivalente.
Gramiekvivalent on aluse (happe) mass grammides, mis võib moodustada ühe mooli hüdroksiidiioone (vesiniku katioone). Ühealuselise happe (lämmastik, vesinikkloriidhape) puhul, mis molekuli lagunemisel ioonideks vabastab igaüks ühe vesinikkatiooni, on keemiline ekvivalent aine kogusega sarnane ja 1 grammi ekvivalent vastab aine molekulmassile. . Kahealuselise väävelhappe puhul, mis moodustab elektrolüütilise dissotsiatsiooni käigus kaks vesiniku katiooni, vastab üks mool kahele ekvivalendile. Seetõttu on happe-aluse interaktsioonis selle grammekvivalent võrdne poolega suhtelisest molekulmassist. Kolmealuselise fosforhappe puhul, mis on täielikult dissotsieerunud, moodustades kolm vesiniku katiooni, võrdub üks grammekvivalendina ühe kolmandikuga suhtelisest molekulmassist.
Aluste puhul on määramispõhimõte sarnane: grammekvivalent sõltub metalli valentsist. Niisiis, leelismetallide: naatrium, liitium, kaalium - soovitud väärtus langeb kokku suhtelise molekulmassiga. Kaltsiumhüdroksiidi grammekvivalendi arvutamisel on see väärtus võrdne poolega kustutatud lubja suhtelisest molekulmassist.
Mehhanismi selgitus
Proovime mõista, mis on neutraliseerimisreaktsioon. Sellise koostoime näiteid võib võtta erinevalt, peatume lämmastikhappe neutraliseerimisel baariumhüdroksiidiga. Proovime määrata happe massi, mida neutraliseerimisreaktsioon vajab. Arvutuste näited on toodud allpool. Lämmastikhappe suhteline molekulmass on 63 ja baariumhüdroksiidil 86. Määrame 100 grammis sisalduva aluse grammekvivalentide arvu. Jagage 100 g 86 g / ekv ja saate 1 ekvivalent Ba (OH) 2. Kui käsitleme seda probleemi keemilise võrrandi kaudu, saame interaktsiooni koostada järgmiselt:
2HNO3 + Ba(OH)2 → Ba(NO3)2 + 2H2O
Võrrand näitab selgelt kogu keemiat. Neutraliseerimisreaktsioon kulgeb siin täielikult, kui kaks mooli hapet reageerivad ühe mooli alusega.
Normaalse kontsentratsiooni tunnused
Neutraliseerimisest rääkides kasutatakse sageli aluse või leelise tavalist kontsentratsiooni. Mis see väärtus on? Lahuse normaalsus näitab soovitud aine ekvivalentide arvu, mis on ühes liitris selle lahuses. Tema abiga tehakse analüütilises keemias kvantitatiivseid arvutusi.
Näiteks kui soovite määrata 0,5-liitrise lahuse normaalsust ja molaarsust, mis on saadud pärast 4 grammi naatriumhüdroksiidi lahustamist vees, peate esmalt määrama naatriumhüdroksiidi suhtelise molekulmassi. See on 40, molaarmass on 40 g / mol. Järgmisena määrame aine kvantitatiivse sisalduse 4 grammis, selleks jagame massi molaarmassiga, see tähendab 4 g: 40 g / mol, saame 0,1 mol. Kuna molaarne kontsentratsioon määratakse aine moolide arvu ja lahuse kogumahu suhtega, saab leelise molaarsuse arvutada. Selleks jagame 0,1 mol 0,5 liitriga, mille tulemusena saame 0,2 mol / l, see tähendab 0,2 M leelist. Kuna alus on monohape, on selle molaarsus arvuliselt võrdne normaalsega, see tähendab, et see vastab 0,2 n.
Järeldus
Anorgaanilises ja orgaanilises keemias on happe ja aluse vaheline neutraliseerimisreaktsioon eriti oluline. Algkomponentide täieliku neutraliseerimise tõttu toimub ioonivahetusreaktsioon, mille täielikkust saab kontrollida happelise ja aluselise keskkonna indikaatorite abil.
Tund on pühendatud omadustelt vastupidiste ainete - hapete ja aluste vahelise reaktsiooni uurimisele. Selliseid reaktsioone nimetatakse neutraliseerimisreaktsioonideks. Tunni käigus õpitakse kasutama soola valemit selle nime tegemiseks ning vastavalt soola nimetusele üles kirjutama selle valem.
Teema: Anorgaaniliste ainete klassid
Õppetund: Neutraliseerimisreaktsioon
Kui segada võrdsetes kogustes vesinikkloriidhapet ja naatriumhüdroksiidi, tekib lahus, milles keskkond on neutraalne, s.t. see ei sisalda ei hapet ega leelist. Kirjutame vesinikkloriidhappe ja naatriumhüdroksiidi vahelise reaktsiooni võrrandi, kui tulemuseks on naatriumkloriid ja vesi.
1 mol vesinikkloriidi (HCl) ja 1 mol naatriumhüdroksiidi (NaOH) reageerimisel tekib 1 mol naatriumkloriidi (NaCl) ja 1 mol vett (H 2 O). Pange tähele, et selle reaktsiooni käigus vahetavad kaks kompleksainet oma koostisosi ja moodustub kaks uut kompleksainet:
NaOH+HCl=NaCl+H2O
Nimetatakse reaktsioone, mille käigus kaks ühendit vahetavad omavahel koostisosi vahetusreaktsioonid.
Vahetusreaktsiooni erijuhtum on neutraliseerimisreaktsioon.
Neutraliseerimisreaktsioon on happe interaktsioon alusega.
Neutraliseerimisreaktsiooni skeem: ALUS + HAPE = SOOL + VESI
Vees lahustumatud alused võivad lahustuda ka happelahustes. Nende reaktsioonide tulemusena tekivad soolad ja vesi. Reaktsioonivõrrand vask(II)hüdroksiidi ja väävelhappe interaktsiooni kohta:
Cu (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + 2H 2 O
Aine keemilise valemiga CuSO 4 kuulub soolade klassi. Koostasime selle soola valemi, teades, et vase valents selles protsessis on II ja SO 4 valents on samuti II. Aga mis on selle aine nimi?
Soola nimetus koosneb kahest sõnast: esimene sõna on happejäägi nimetus (need nimetused on õpiku tabelis ära toodud, need tuleb ära õppida) ja teine sõna on metalli nimetus. Kui metalli valentsus on muutuv, näidatakse see sulgudes.
Niisiis nimetatakse ainet keemilise valemiga CuSO 4 vask (II) sulfaadiks.
NaNO 3 - naatriumnitraat;
K 3 PO 4 - kaaliumfosfaat (ortofosfaat).
Ja nüüd teeme vastupidise ülesande: koostame soola valemi selle nime järgi. Teeme järgmiste soolade valemid: naatriumsulfaat; magneesiumkarbonaat; kaltsiumnitraat.
Soola valemi korrektseks koostamiseks paneme esmalt kirja metalli sümboli ja happejäägi valemi, ülalt märgime nende valentsid. Leidke valentsiväärtuste LCM. Jagades LCM-i iga valentsväärtusega, leiame metalliaatomite arvu ja happejääkide arvu.
Pange tähele, et kui happejääk koosneb aatomite rühmast, siis soola valemi kirjutamisel kirjutatakse sulgudesse happejäägi valem ja happejääkide arv on sulgudest väljaspool vastava indeksiga.
1. Ülesannete ja harjutuste kogumik keemias: 8. klass: õpikusse. P.A. Oržekovski ja teised.“Keemia. 8. klass / P.A. Oržekovski, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M .: AST: Astrel, 2006. (lk 106)
2. Ušakova O.V. Keemia töövihik: 8. klass: õpiku juurde P.A. Oržekovski ja teised.“Keemia. 8. klass” / O.V. Ušakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; all. toim. prof. P.A. Oržekovski - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (lk 107-108)
3. Keemia. 8. klass. Proc. kindrali jaoks institutsioonid / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. – M.: Astrel, 2013. (§33)
4. Keemia: 8. klass: õpik. kindrali jaoks institutsioonid / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§39)
5. Keemia: inorg. keemia: õpik. 8 raku jaoks. Üldharidus institutsioonid / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Haridus, Moscow Textbooks OJSC, 2009. (§§31,32)
6. Entsüklopeedia lastele. Köide 17. Keemia / Peatükk. toim. V.A. Volodin, juhtiv. teaduslik toim. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.
Täiendavad veebiressursid
2. Neutraliseerimisreaktsioonide indikaatorid. Tiitrimine ().
Kodutöö
1) koos. 107-108 №№ 4,5,7 keemia töövihikust: 8. klass: õpikule P.A. Oržekovski ja teised.“Keemia. 8. klass” / O.V. Ušakova, P.I. Bespalov, P.A. Oržekovski; all. toim. prof. P.A. Oržekovski - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
2) lk.188 nr 1,4õpikust P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova "Keemia: 8. klass", 2013. a
2. lehekülg
Neutraliseerimisreaktsioonid, mis hõlmavad nõrka hapet või nõrka alust, ei kulge täielikult, vaid kuni tasakaalu saavutamiseni.
Neutraliseerimisreaktsioonid on eksotermilised protsessid (Н ОН-Н2О 57 3 kJ), seetõttu on soolade hüdrolüüs endotermiline.
Neutraliseerimisreaktsioonid on eksotermilised protsessid (H OH - H2O 57 3 kJ), seetõttu on soolade hüdrolüüs endotermiline.
Neutraliseerimisreaktsioon on keemiline reaktsioon happe omadustega aine ja aluse omadustega aine vahel, mille tulemusena kaovad mõlemale ühendile iseloomulikud omadused. Kõige tüüpilisem neutraliseerimisreaktsioon vesilahustes toimub hüdraatunud vesinikuioonide ja hüdroksüülioonide vahel, mis sisalduvad vastavalt tugevates hapetes ja alustes: H OH-H2O.
Neutraliseerimisreaktsioon kulgeb mitte ainult vesilahustes, vaid ka mittevesilahustes. Mittevesilahusti keemiline olemus mõjutab ioonide olekut lahuses ja dissotsiatsiooniastet. Sama aine võib ühes lahustis olla sool, teises hape ja kolmandas alus.
Neutraliseerimisreaktsiooniga kaasneb soojuse eraldumine; seetõttu on Beckmanni termomeeter eelnevalt seatud nii, et katse alguses on termomeetri kapillaaris elavhõbe skaala põhjas. Pärast kalorimeetri kokkupanemist määratakse selle konstant (vt eelmist tööd), sisestades kalorimeetri kaane sisse tühja ampulli.
Neutraliseerimisreaktsioonid kulgevad soojuse vabanemisega. Lahjendatud hapete ja aluste segamisel eralduvat soojushulka on aga katsudes raske hinnata. Kontsentreeritud happeid ja aluseid ei tohi kunagi omavahel segada. See segu muutub nii kuumaks, et hakkab keema ja pritsib ägedalt.
Neutraliseerimisreaktsioonid mängivad ketramisel otsustavat rolli, kuna need määravad ette sadestumise kineetika ja tekkiva hõõgniidi struktuuri. Lisaks lähevad neutraliseerimisreaktsiooni tulemusena mitmed tooted ebastabiilsesse vormi ja lagunevad.
Nafteenhapete ja fenoolide leeliseline neutraliseerimisreaktsioon on pöörduv. Naftenaadid ja fenolaadid hüdrolüüsitakse vee juuresolekul, moodustades algproduktid. Hüdrolüüsi aste sõltub protsessi tingimustest. See suureneb koos temperatuuri tõusuga ja väheneb leeliselahuse kontsentratsiooni suurenemisega. Leeliselist puhastamist on soovitatav läbi viia madalatel temperatuuridel, kasutades kontsentreeritud lahuseid.
Vesilahustes toimuvad neutraliseerimisreaktsioonid on sarnased mittevesikeskkonnas toimuvatele.
Neutraliseerimisreaktsioon on ioonivahetusreaktsioon ja toimub koheselt. Seevastu esterdamisreaktsioon ei ole ioonivahetus ja kulgeb aeglasemalt. Nii etülaadi moodustumise reaktsioon kui ka esterdamisreaktsioon on pöörduvad ja seetõttu piiratud tasakaaluseisundiga.
