Opišite reakciju neutralizacije. Specifičnosti procesa kemijske neutralizacije
Interakcija kiseline i baze da nastane sol i voda naziva se reakcija neutralizacije. Obično se takve reakcije odvijaju uz oslobađanje topline.
Opći opis
Suština neutralizacije je da kiselina i baza, izmjenjujući aktivne dijelove, neutraliziraju jedna drugu. Kao rezultat toga nastaje nova tvar (sol) i neutralni medij (voda).
Jednostavan i jasan primjer reakcije neutralizacije je interakcija klorovodične kiseline i natrijevog hidroksida:
HCl + NaOH → NaCl + H2O.
Ako umočite lakmus papir u otopinu klorovodične kiseline i natrijevog hidroksida, on će postati ljubičast, tj. pokazat će neutralnu reakciju (crveno - kiselo, plavo - alkalno).
Otopina dva aktivna spoja je izmjenom natrija i klora prešla u vodu, pa je ionska jednadžba ove reakcije sljedeća:
H + + OH - → H 2 O.
Nakon zagrijavanja dobivene otopine voda će ispariti, a u epruveti će ostati kuhinjska sol – NaCl.
Riža. 1. Stvaranje soli nakon isparavanja.
U takvim reakcijama voda je bitan proizvod.
Primjeri
Reakcije neutralizacije mogu se pojaviti između jakih i slabih kiselina i lužina. Razmotrite dvije vrste reakcija:
- ireverzibilne reakcije - nastala sol se ne raspada na sastavne tvari - kiselinu i lužinu (teku u jednom smjeru);
- reverzibilne reakcije - nastali spojevi sposobni su se razgraditi na izvorne tvari i ponovno međudjelovati (teći u oba smjera).
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:
- H2SO3 + 2NaOH ↔ Na2SO3 + 2H2O;
- Fe (OH) 3 + H 3 PO 4 ↔ FePO 4 + 3H 2 O.
Slabo netopljive ili slabo topive baze (Fe(OH) 3 , Fe(OH) 2 , Mg(OH) 2 , Zn(OH) 2) također se neutraliziraju jakom kiselinom. Na primjer, bakrov hidroksid se ne otapa u vodi, ali u interakciji s dušičnom kiselinom stvara sol (bakrov nitrat) i vodu:
Cu(OH) 2 + 2HNO 3 ↔ Cu(NO 3) 2 + 2H 2 O.
Riža. 2. Interakcija bakrenog hidroksida s kiselinom.
Reakcije neutralizacije su egzotermne, odvijaju se uz oslobađanje topline.
Korištenje
Reakcije neutralizacije temelj su titrimetrijske analize ili titracije. Ovo je metoda za kvantitativnu analizu koncentracije tvari. Metoda se koristi u medicini, na primjer, za određivanje kiselosti želučanog soka, kao iu farmakologiji.
Riža. 3. Titracija.
Osim toga, važna je praktična primjena neutralizacije u laboratoriju: ako se kiselina prolije, može se neutralizirati lužinom.
Što smo naučili?
Reakcija u kojoj kiselina i baza tvore sol i vodu naziva se neutralizacija. Ova reakcija moguća je između bilo koje kiseline i baze: jake kiseline i jake lužine, slabe kiseline i slabe baze, jake baze i slabe kiseline, slabe baze i jake kiseline. Reakcija se odvija uz oslobađanje topline. Neutralizacija se koristi u medicini i farmakologiji.
Koncept "reakcije neutralizacije" koji postoji u anorganskoj kemiji podrazumijeva kemijski proces u kojem tvari s kiselim i bazičnim svojstvima međusobno djeluju, zbog čega sudionici reakcije gube i ta i druga karakteristična kemijska svojstva. Jednako globalno značenje ima i reakcija neutralizacije u mikrobiologiji čiji produkti gube svoja biološka svojstva. No, naravno, radi se o sasvim drugom procesu s drugačijim sudionicima i ishodima. A biološko svojstvo o kojem je riječ, a koje prvenstveno zanima liječnike i znanstvenike, jest sposobnost mikroorganizma da izazove bolest ili smrt kod prijemljive 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 protutijela na bakterijske enzime, kao što su antistreptolizini, antistafilolizini, antistreptokinaze.
Kako se radi ovaj test?
Reakcija neutralizacije temelji se na sposobnosti antitijela - posebnih imunoloških krvnih proteina - da neutraliziraju antigene - strane agense koji ulaze u tijelo. Ako je potrebno otkriti uzročnika i identificirati ga, tada se standardni imunološki serum koji sadrži antitijela miješa s biološkim materijalom. Dobivena smjesa se drži u termostatu potrebno vrijeme i unosi u živi osjetljivi sustav.
To su laboratorijske životinje (štakori, miševi), pileći embriji, stanične kulture. U nedostatku biološkog učinka (bolest ili uginuće životinje) može se zaključiti da se radi upravo o virusu za koji je korišten standardni serum. Budući da je, kao što je već spomenuto, znak da je reakcija prošla gubitak biosvojstava virusa (sposobnost da izazove smrt životinje) zbog interakcije serumskih antitijela i antigena virusa. Pri određivanju otrovnih tvari algoritam djelovanja je isti, ali postoje mogućnosti.
Ako se ispituje bilo koji supstrat koji sadrži toksin, tada se on miješa sa standardnim serumom. U slučaju proučavanja potonjeg, koristi se kontrolna otrovna tvar. Kako bi se reakcija neutralizacije odvijala, ova smjesa se također inkubira unaprijed određeno vrijeme i ubrizgava u osjetljivi sustav. Tehnika za procjenu rezultata je potpuno ista.
U medicinskoj i veterinarskoj praksi reakcija neutralizacije virusa koja se koristi kao dijagnostički test provodi se tehnikom takozvanih uparenih 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 smatra se jednom od najvažnijih za kiseline i baze. Upravo ta interakcija upućuje na stvaranje vode kao jednog od produkata reakcije.
Mehanizam
Analizirajmo jednadžbu reakcije neutralizacije na primjeru interakcije natrijevog hidroksida s klorovodičnom (solnom) kiselinom. Vodikovi kationi nastali kao rezultat disocijacije kiseline vežu se na hidroksidne ione, koji nastaju pri razgradnji lužine (natrijev hidroksid). Kao rezultat toga, među njima se odvija reakcija neutralizacije.
H+ + OH- → H2O
Obilježja kemijskog ekvivalenta
Acidobazna titracija povezana je s neutralizacijom. Što je titracija? Ovo je način za izračunavanje raspoložive mase baze ili kiseline. Uključuje mjerenje količine lužine ili kiseline s poznatom koncentracijom, koja se mora uzeti za potpunu neutralizaciju drugog reagensa. Svaka reakcija neutralizacije uključuje korištenje pojma "kemijski ekvivalent".
Za lužinu, to je količina baze koja, u slučaju potpune neutralizacije, tvori jedan mol hidroksidnih iona. Za kiselinu je kemijski ekvivalent određen količinom oslobođenom tijekom neutralizacije 1 mola vodikovih kationa.
Reakcija neutralizacije odvija se u potpunosti ako početna smjesa sadrži jednak broj kemijskih ekvivalenata baze i kiseline.
Gramski ekvivalent je masa baze (kiseline) u gramima koja može tvoriti jedan mol hidroksidnih iona (vodikovih kationa). Za jednobazičnu kiselinu (dušičnu, solnu), koja pri raspadu molekule na ione oslobađa po jedan kation vodika, kemijski ekvivalent je sličan količini tvari, a 1 gram ekvivalenta odgovara molekulskoj masi tvari. Za dibazičnu sumpornu kiselinu, koja tvori dva vodikova kationa tijekom elektrolitičke disocijacije, jedan mol odgovara dvama ekvivalentima. Stoga je u kiselinsko-baznoj interakciji njegov gram-ekvivalent jednak polovici relativne molekularne težine. Za trobazičnu fosfornu kiselinu, kada je potpuno disocirana, tvoreći tri vodikova kationa, jedan gram ekvivalent će biti jednak jednoj trećini relativne molekularne težine.
Za baze je princip određivanja sličan: gramski ekvivalent ovisi o valenciji metala. Dakle, za alkalijske metale: natrij, litij, kalij - željena vrijednost podudara se s relativnom molekularnom težinom. U slučaju izračunavanja gram-ekvivalenata kalcijevog hidroksida, ta će vrijednost biti jednaka polovici relativne molekulske mase gašenog vapna.
Objašnjenje mehanizma
Pokušajmo razumjeti što je reakcija neutralizacije. Primjeri takve interakcije mogu se uzeti drugačije, zadržimo se na neutralizaciji dušične kiseline barijevim hidroksidom. Pokušajmo odrediti masu kiseline koja je potrebna za reakciju neutralizacije. Primjeri izračuna navedeni su u nastavku. Relativna molekulska masa dušične kiseline je 63, a barijevog hidroksida 86. Određujemo broj gram-ekvivalenata baze sadržan u 100 grama. Podijelite 100 g s 86 g / eq i dobijete 1 ekvivalent Ba (OH) 2. Ako ovaj problem razmotrimo kroz kemijsku jednadžbu, tada možemo sastaviti interakciju na sljedeći način:
2HNO 3 + Ba(OH) 2 → Ba(NO 3) 2 + 2H 2 O
Jednadžba jasno pokazuje svu kemiju. Reakcija neutralizacije ovdje se potpuno odvija kada dva mola kiseline reagiraju s jednim molom baze.
Značajke normalne koncentracije
Kada se govori o neutralizaciji, često se koristi normalna koncentracija baze ili lužine. Koja je to vrijednost? Normalnost otopine pokazuje broj ekvivalenata željene tvari koji postoji u jednoj litri njezine otopine. Uz njegovu pomoć provode se kvantitativni izračuni u analitičkoj kemiji.
Na primjer, ako želite odrediti normalnost i molarnost otopine od 0,5 litara dobivene nakon otapanja 4 grama natrijevog hidroksida u vodi, prvo morate odrediti relativnu molekulsku masu natrijevog hidroksida. Bit će 40, molarna masa će biti 40 g / mol. Zatim određujemo kvantitativni sadržaj u 4 grama tvari, za to dijelimo masu s molarnom masom, odnosno 4 g: 40 g / mol, dobivamo 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 na 0,5 litara, kao rezultat dobivamo 0,2 mol / l, odnosno 0,2 M lužine. Budući da je baza monokiselina, njen molaritet je numerički jednak normalnom, odnosno odgovara 0,2 n.
Zaključak
U anorganskoj i organskoj kemiji 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 kiseli i alkalni okoliš.
Lekcija je posvećena proučavanju reakcije između tvari suprotnih svojstava - kiselina i baza. Takve reakcije nazivamo reakcijama neutralizacije. Tijekom lekcije naučit ćete kako upotrijebiti formulu soli za njezino ime i zapisati njezinu formulu prema nazivu soli.
Tema: Klase anorganskih tvari
Lekcija: Reakcija neutralizacije
Ako pomiješate jednake količine klorovodične kiseline i natrijevog hidroksida, tada nastaje otopina u kojoj će medij biti neutralan, tj. neće sadržavati ni kiselinu ni lužinu. Napišimo jednadžbu reakcije klorovodične kiseline i natrijevog hidroksida ako je rezultat natrijev klorid i voda.
Kada reagiraju 1 mol klorovodika (HCl) i 1 mol natrijevog hidroksida (NaOH), nastaju 1 mol natrijevog klorida (NaCl) i 1 mol vode (H 2 O). Imajte na umu da tijekom ove reakcije dvije složene tvari izmjenjuju svoje sastojke i nastaju dvije nove složene tvari:
NaOH+HCl=NaCl+H20
Reakcije u kojima dva spoja izmjenjuju svoje sastojke nazivamo reakcije razmjene.
Poseban slučaj reakcije izmjene je reakcija neutralizacije.
Reakcija neutralizacije je interakcija kiseline s bazom.
Shema reakcije neutralizacije: BAZA + KISELINA = SOL + VODA
Baze koje su netopljive u vodi također se mogu otopiti u otopinama kiselina. Kao rezultat tih reakcija nastaju soli i voda. Jednadžba reakcije za interakciju bakrova (II) hidroksida sa sumpornom kiselinom:
Cu (OH) 2 + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + 2 H 2 O
Tvar kemijske formule CuSO 4 pripada klasi soli. Sastavili smo formulu ove soli, znajući da je valencija bakra u ovom procesu II, a valencija SO 4 je također II. Ali kako se zove ova tvar?
Naziv soli sastoji se od dvije riječi: prva riječ je naziv kiselinskog ostatka (ovi nazivi su dati u tablici u udžbeniku, moraju se naučiti), a druga riječ je naziv metala. Ako je valencija metala promjenjiva, tada je navedena u zagradama.
Dakle, tvar s kemijskom formulom CuSO 4 naziva se bakrov (II) sulfat.
NaNO 3 - natrijev nitrat;
K 3 PO 4 - kalijev fosfat (ortofosfat).
A sada napravimo obrnuti zadatak: napravit ćemo formulu za sol po njezinu imenu. Napravimo formule sljedećih soli: natrijev sulfat; magnezijev karbonat; kalcijev nitrat.
Da bismo pravilno sastavili formulu soli, prvo zapisujemo simbol metala i formulu kiselinskog ostatka, odozgo označavamo njihove valencije. Pronađite LCM vrijednosti valencije. Podijelimo LCM sa svakom od vrijednosti valencije, nalazimo broj metalnih atoma i broj kiselinskih ostataka.
Imajte na umu da ako se kiselinski ostatak sastoji od skupine atoma, tada se pri pisanju formule soli formula kiselinskog ostatka piše u zagradama, a broj kiselinskih ostataka naznačuje se izvan zagrade odgovarajućim indeksom.
1. Zbirka zadataka i vježbi iz kemije: 8. razred: k udžbeniku. godišnje Orzhekovsky i dr. “Kemija. 8. razred / P.A. Orzhekovsky, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M .: AST: Astrel, 2006. (str. 106)
2. Ushakova O.V. Radna bilježnica iz kemije: 8. razred: uz udžbenik P.A. Orzhekovsky i dr. “Kemija. 8. razred” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; pod, ispod. izd. prof. godišnje Orzhekovsky - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (str. 107-108)
3. Kemija. 8. razred. Proc. za opće ustanove / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Šalašova. – M.: Astrel, 2013. (§33)
4. Kemija: 8. razred: udžbenik. za opće ustanove / P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§39)
5. Kemija: inorg. kemija: udžbenik. za 8 ćelija. opće obrazovanje ustanove / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Obrazovanje, Moscow Textbooks OJSC, 2009. (§§31,32)
6. Enciklopedija za djecu. Svezak 17. Kemija / Pogl. izd. V.A. Volodin, vodeći. znanstveni izd. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.
Dodatni web resursi
2. Indikatori u reakcijama neutralizacije. Titracija().
Domaća zadaća
1) sa. 107-108 №№ 4,5,7 iz Radne bilježnice iz kemije: 8. razred: prema udžbeniku P.A. Orzhekovsky i dr. “Kemija. 8. razred” / O.V. Ushakova, P.I. Bespalov, P.A. Orzhekovsky; pod, ispod. izd. prof. godišnje Orzhekovsky - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.
2) str.188 broj 1,4 iz udžbenika P.A. Oržekovski, L.M. Meshcheryakova, M.M. Shalashova "Kemija: 8. razred", 2013
stranica 2
Reakcije neutralizacije koje uključuju slabu kiselinu ili slabu bazu ne odvijaju se potpuno, 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 otopinama događa se između hidratiziranih vodikovih iona i hidroksilnih iona sadržanih u jakim kiselinama i bazama, odnosno: H OH-H2O.
Reakcija neutralizacije odvija se ne samo u vodenim, već iu nevodenim otopinama. Kemijska priroda nevodenog otapala utječe na stanje iona u otopini i stupanj disocijacije. Ista tvar može biti sol u jednom otapalu, kiselina u drugom i baza u trećem.
Reakcija neutralizacije popraćena je oslobađanjem topline; stoga se Beckmannov termometar prethodno namjesti na način da se na početku pokusa živa u kapilari termometra nalazi na dnu ljestvice. Nakon što je kalorimetar sastavljen, određuje se njegova konstanta (vidi prethodni rad) umetanjem prazne ampule u poklopac kalorimetra.
Reakcije neutralizacije odvijaju se uz oslobađanje topline. Međutim, količinu topline koja se oslobađa miješanjem razrijeđenih kiselina i baza teško je procijeniti dodirom. Koncentrirane kiseline i baze nikada se ne smiju međusobno miješati. Ova smjesa postaje toliko vruća da počinje ključati i snažno prskati.
Reakcije neutralizacije igraju odlučujuću ulogu u predenju, budući da unaprijed određuju kinetiku taloženja i strukturu dobivenog filamenta. Osim toga, kao rezultat reakcije neutralizacije, niz produkata prelazi u nestabilni oblik i razgrađuje se.
Reakcija alkalne neutralizacije naftenskih kiselina i fenola je reverzibilna. Naftenati i fenolati hidroliziraju se u prisutnosti vode, tvoreći početne produkte. Stupanj hidrolize ovisi o uvjetima procesa. Povećava se s porastom temperature, a smanjuje s porastom koncentracije otopine lužine. Alkalno čišćenje preporučljivo je provoditi na niskim temperaturama, koristeći koncentrirane otopine.
Reakcije neutralizacije koje se odvijaju u vodenim otopinama slične su onima koje se odvijaju u nevodenim medijima.
Reakcija neutralizacije je reakcija ionske izmjene i odvija se trenutno. Nasuprot tome, reakcija esterifikacije nije ionska izmjena i odvija se sporije. I reakcija stvaranja etilata i reakcija esterifikacije su reverzibilne i stoga ograničene stanjem ravnoteže.
