Ismertesse a semlegesítési reakciót! A kémiai semlegesítési folyamat sajátosságai

A sav és a bázis kölcsönhatását só és víz képződéséhez közömbösítési reakciónak nevezzük. Az ilyen reakciók jellemzően hő felszabadulásával mennek végbe.

Általános leírása

A semlegesítés lényege, hogy a sav és a bázis az aktív részeket cserélve, semlegesítik egymást. Ennek eredményeként új anyag (só) és semleges közeg (víz) keletkezik.

A semlegesítési reakció egyszerű és világos példája a sósav és a nátrium-hidroxid kölcsönhatása:

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O.

Ha egy lakmuszpapírt sósav és nátrium-hidroxid oldatba márt, akkor lila színű lesz, pl. semleges reakciót fog mutatni (piros - savas, kék - lúgos).

Két aktív vegyület oldata a nátrium és a klór cseréje következtében vízzé alakult, így ennek a reakciónak az ionegyenlete a következő:

H + + OH - → H 2 O.

A kapott oldat melegítése után a víz elpárolog, és a konyhasó - NaCl a kémcsőben marad.

Rizs. 1. Sóképződés bepárlás után.

Az ilyen reakciókban a víz nélkülözhetetlen termék.

Példák

Semlegesítési reakciók léphetnek fel erős és gyenge savak és lúgok között. Tekintsünk kétféle reakciót:

• visszafordíthatatlan reakciók - a képződött só nem bomlik fel alkotó anyagokra - savra és lúgra (egy irányban áramlik);
• reverzibilis reakciók - a képződött vegyületek képesek az eredeti anyagokká bomlani és ismét kölcsönhatásba lépni (mindkét irányban áramlanak).

Az első típusú reakcióra példa az erős sav kölcsönhatása erős bázissal:

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

Reverzibilis reakciók fordulnak elő, amikor egy gyenge savat erős bázissal, valamint egy gyenge bázist egy gyenge savval semlegesítenek:

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

A gyengén oldhatatlan vagy gyengén oldódó bázisokat (Fe(OH) 3, Fe(OH) 2, Mg(OH) 2, Zn(OH) 2) szintén erős sav semlegesíti. Például a réz-hidroxid nem oldódik vízben, de salétromsavval kölcsönhatásba lépve sót (réz-nitrátot) és vizet képez:

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

Rizs. 2. A réz-hidroxid kölcsönhatása savval.

A semlegesítési reakciók exotermek, hőkibocsátással mennek végbe.

Használat

A semlegesítési reakciók a titrimetriás elemzés vagy titrálás alapját képezik. Ez egy módszer az anyagok koncentrációjának kvantitatív elemzésére. A módszert az orvostudományban használják például a gyomornedv savasságának meghatározására, valamint a gyógyszerészetben.

Rizs. 3. Titrálás.

Emellett fontos a semlegesítés gyakorlati alkalmazása a laboratóriumban: ha sav kiömlik, lúggal semlegesíthető.

Mit tanultunk?

Azt a reakciót, amelyben egy sav és egy bázis sót és vizet képez, semlegesítésnek nevezzük. Ez a reakció bármilyen sav és bázis között lehetséges: egy erős sav és egy erős lúg, egy gyenge sav és egy gyenge bázis, egy erős bázis és egy gyenge sav, egy gyenge bázis és egy erős sav között. A reakció hő felszabadulásával megy végbe. A semlegesítést az orvostudományban és a farmakológiában alkalmazzák.

A szervetlen kémiában létező „semlegesítési reakció” fogalma egy olyan kémiai folyamatot jelent, amelyben savas és bázikus tulajdonságokkal rendelkező anyagok kölcsönhatásba lépnek, aminek következtében a reakcióban résztvevők elveszítik mind ezeket, mind más jellemző kémiai tulajdonságokat. A mikrobiológiai semlegesítési reakció globális jelentőséggel bír, termékei elveszítik biológiai tulajdonságaikat. De természetesen ez egy teljesen más folyamat, különböző résztvevőkkel és eredményekkel. A szóban forgó biológiai tulajdonság pedig, amely elsősorban az orvosokat és tudósokat érdekli, egy mikroorganizmus azon képessége, hogy betegséget vagy halált okozzon egy fogékony állatban.

Felhasználási területek

Leggyakrabban ezt a kutatási módszert vírusok azonosítására, azaz vírusos fertőző betegségek diagnosztizálására használják. Ezen túlmenően a teszt célja lehet magának a kórokozónak és a vele szembeni antitesteknek az azonosítása is.

A bakteriológiában ezt a technikát általában a bakteriális enzimek elleni antitestek kimutatására használják, például antisztreptolizinek, antisztafilolizinek, antisztreptokinázok.

Hogyan történik ez a teszt?

A semlegesítési reakció az antitestek - speciális immunvérfehérjék - azon képességén alapul, hogy semlegesítsék az antigéneket - a szervezetbe jutó idegen anyagokat. Ha szükséges a kórokozó kimutatása és azonosítása, akkor az antitesteket tartalmazó standard immunszérumot biológiai anyaggal keverjük össze. A kapott keveréket termosztátban tartják a szükséges ideig, és bevezetik egy élő, érzékeny rendszerbe.

Ezek laboratóriumi állatok (patkányok, egerek), csirkeembriók, sejtkultúrák. Biológiai hatás hiányában (az állat betegsége vagy elhullása) megállapítható, hogy pontosan ez az a vírus, amelyre a standard szérumot használták. Mivel, mint már említettük, a reakció elmúltának jele a vírus biológiai tulajdonságainak elvesztése (az állat halálát okozó képessége) a szérum antitestek és a vírusantigének kölcsönhatása miatt. A mérgező anyagok meghatározásakor a műveletek algoritmusa ugyanaz, de vannak lehetőségek.

Ha bármely toxint tartalmazó szubsztrátot megvizsgálunk, akkor azt standard szérummal keverjük össze. Utóbbi vizsgálata esetén kontrollmérgező anyagot használnak. A semlegesítési reakció lezajlása érdekében ezt a keveréket is inkubáljuk egy előre meghatározott ideig, és befecskendezzük az érzékeny rendszerbe. Az eredmény értékelésének technikája pontosan ugyanaz.

Az orvosi és állatorvosi gyakorlatban a diagnosztikai tesztként alkalmazott vírussemlegesítési reakciót úgynevezett páros szérum technikával hajtják végre.

Ez egy módszer a vírusos betegség diagnózisának megerősítésére. Beteg emberben vagy állatban történő végrehajtásához kétszer kell bevenni - a betegség kezdetén és 14-21 nappal azt követően.

Ha a vizsgálat után a vírus elleni antitestek számának 4-szeres vagy többszörös növekedését észlelik, akkor a diagnózis megerősítettnek tekinthető.

A semlegesítési reakciót tartják az egyik legfontosabbnak a savak és bázisok esetében. Ez a kölcsönhatás arra utal, hogy a reakciótermékek egyikeként víz képződik.

Gépezet

Elemezzük a semlegesítési reakció egyenletét a nátrium-hidroxid és a sósav kölcsönhatásának példáján. A sav disszociációja során keletkező hidrogénkationok hidroxidionokhoz kötődnek, amelyek a lúg (nátrium-hidroxid) bomlása során keletkeznek. Ennek eredményeként közömbösítési reakció megy végbe közöttük.

H+ + OH- → H 2 O

A kémiai ekvivalens jellemzői

A sav-bázis titrálás a semlegesítéshez kapcsolódik. Mi az a titrálás? Ez egy módszer a bázis vagy sav rendelkezésre álló tömegének kiszámítására. Ez magában foglalja az ismert koncentrációjú lúg vagy sav mennyiségének mérését, amelyet a második reagens teljes semlegesítéséhez kell venni. Bármely semlegesítési reakció magában foglalja a „kémiai ekvivalens” kifejezés használatát.

Lúg esetén ez az a bázismennyiség, amely teljes semlegesítés esetén egy mól hidroxidiont képez. Egy sav esetében a kémiai egyenértéket az 1 mol hidrogénkation semlegesítése során felszabaduló mennyiség határozza meg.

A semlegesítési reakció akkor megy végbe, ha a kezdeti keverék azonos számú kémiai ekvivalens bázist és savat tartalmaz.

A gramm ekvivalens egy bázis (sav) tömege grammban, amely egy mól hidroxidiont (hidrogénkationt) képezhet. Az egybázisú sav (salétromsav, sósav) esetében, amely egy molekula ionokra bomlása során egy-egy hidrogénkationt szabadít fel, a kémiai ekvivalens megegyezik az anyag mennyiségével, 1 gramm ekvivalens pedig az anyag molekulatömegének felel meg. A kétbázisú kénsav esetében, amely az elektrolitikus disszociáció során két hidrogénkationt képez, egy mól két ekvivalensnek felel meg. Ezért sav-bázis kölcsönhatásban a gramm egyenértéke egyenlő a relatív molekulatömeg felével. Egy hárombázisú foszforsav esetében, amikor teljesen disszociál, és három hidrogénkationt képez, egy gramm ekvivalens a relatív molekulatömeg egyharmadával egyenlő.

Bázisoknál a meghatározás elve hasonló: a gramm egyenérték a fém vegyértékétől függ. Tehát alkálifémeknél: nátrium, lítium, kálium - a kívánt érték egybeesik a relatív molekulatömeggel. A kalcium-hidroxid grammegyenértékének kiszámítása esetén ez az érték az oltott mész relatív molekulatömegének felével egyenlő.

Mechanizmus magyarázata

Próbáljuk megérteni, mi a semlegesítési reakció. Az ilyen kölcsönhatásra másképpen is felfoghatunk példákat, térjünk át a salétromsav bárium-hidroxiddal történő semlegesítésére. Próbáljuk meg meghatározni a semlegesítési reakcióhoz szükséges sav tömegét. Az alábbiakban példákat adunk a számításokra. A salétromsav relatív molekulatömege 63, a bárium-hidroxid 86. Meghatározzuk a 100 grammban található bázis grammegyenértékeinek számát. 100 g-ot elosztunk 86 g/ekv.-vel, és kapunk 1 ekvivalens Ba(OH)2-t. Ha ezt a problémát egy kémiai egyenleten keresztül vizsgáljuk, akkor a kölcsönhatást a következőképpen állíthatjuk össze:

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

Az egyenlet világosan megmutatja az összes kémiát. A semlegesítési reakció itt teljesen lezajlik, ha két mol sav reagál egy mol bázissal.

A normál koncentráció jellemzői

Ha semlegesítésről beszélünk, gyakran a bázis vagy lúg normál koncentrációját használják. Mi ez az érték? Az oldat normalitása azt mutatja, hogy a kívánt anyag hány ekvivalense van az oldat egy literében. Segítségével kvantitatív számításokat végeznek az analitikai kémiában.

Ha például 4 gramm nátrium-hidroxid vízben való feloldása után kapott 0,5 literes oldat normalitását és molaritását szeretné meghatározni, először meg kell határoznia a nátrium-hidroxid relatív molekulatömegét. 40 lesz, a moláris tömeg 40 g / mol. Ezután meghatározzuk a mennyiségi tartalmat 4 gramm anyagban, ehhez elosztjuk a tömeget a moláris tömeggel, azaz 4 g: 40 g / mol, 0,1 mol-ot kapunk. Mivel a moláris koncentrációt az anyag mólszámának az oldat teljes térfogatához viszonyított aránya határozza meg, a lúg molaritása kiszámítható. Ehhez 0,1 mol-ot elosztunk 0,5 literrel, így 0,2 mol / l-t kapunk, azaz 0,2 M lúgot. Mivel a bázis monosav, molaritása számszerűen megegyezik a normálértékkel, azaz 0,2 n-nek felel meg.

Következtetés

A szervetlen és szerves kémiában a sav és a bázis közötti semlegesítési reakció különösen fontos. A kiindulási komponensek teljes semlegesítése következtében ioncsere reakció lép fel, melynek teljessége savas és lúgos környezet indikátoraival ellenőrizhető.

A leckét az ellentétes tulajdonságú anyagok - savak és bázisok - közötti reakció tanulmányozásának szentelték. Az ilyen reakciókat közömbösítési reakcióknak nevezzük. A lecke során megtanulod, hogyan lehet a só képletét felhasználni a nevének elkészítéséhez, és a képletet a só nevének megfelelően leírod.

Témakör: Szervetlen anyagok osztályai

Tanulság: Semlegesítési reakció

Ha egyenlő mennyiségű sósavat és nátrium-hidroxidot keverünk össze, akkor olyan oldat képződik, amelyben a közeg semleges lesz, pl. sem savat, sem lúgot nem tartalmaz. Írjuk fel a sósav és a nátrium-hidroxid reakciójának egyenletét, ha az eredmény nátrium-klorid és víz.

Ha 1 mol hidrogén-klorid (HCl) és 1 mol nátrium-hidroxid (NaOH) reagál, 1 mol nátrium-klorid (NaCl) és 1 mol víz (H 2 O) keletkezik. Felhívjuk figyelmét, hogy a reakció során két összetett anyag kicseréli az összetevőit, és két új összetett anyag képződik:

NaOH+HCl=NaCl+H 2 O

Azokat a reakciókat, amelyek során két vegyület kicseréli az alkotóelemeit, nevezzük cserereakciók.

A cserereakció speciális esete a semlegesítési reakció.

A semlegesítési reakció egy sav és egy bázis kölcsönhatása.

Semlegesítési reakció séma: BÁZIS + SAV = SÓ + VÍZ

A vízben oldhatatlan bázisok savas oldatokban is oldódnak. E reakciók eredményeként sók és víz képződnek. A réz(II)-hidroxid és a kénsav kölcsönhatásának reakcióegyenlete:

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

A CuSO 4 kémiai képletű anyag a sók osztályába tartozik. Ennek a sónak a képletét úgy állítottuk össze, hogy ebben a folyamatban a réz vegyértéke II, és az SO 4 vegyértéke is II. De mi ennek az anyagnak a neve?

A só neve két szóból áll: az első szó a savmaradék neve (ezek az elnevezések a tankönyv táblázatában szerepelnek, ezeket meg kell tanulni), a második szó a fém neve. Ha a fém vegyértéke változó, akkor zárójelben van feltüntetve.

Tehát a CuSO 4 kémiai képlettel rendelkező anyagot réz(II)-szulfátnak nevezik.

NaNO 3 - nátrium-nitrát;

K 3 PO 4 - kálium-foszfát (ortofoszfát).

És most végezzük el a fordított feladatot: elkészítjük a só képletét a neve alapján. Készítsünk képleteket a következő sókból: nátrium-szulfát; magnézium-karbonát; kalcium-nitrát.

A sóképlet helyes összeállítása érdekében először a fém szimbólumát és a savmaradék képletét írjuk fel, felülről jelezzük ezek vegyértékeit. Keresse meg a vegyértékértékek LCM-jét. Az LCM-et az egyes vegyértékértékekkel elosztva megkapjuk a fématomok számát és a savmaradékok számát.

Kérjük, vegye figyelembe, hogy ha a savmaradék egy atomcsoportból áll, akkor a sóképlet írásakor a savmaradék képletet zárójelbe írjuk, a savmaradékok számát pedig a zárójelen kívül a megfelelő index jelzi.

1. Feladat- és gyakorlatgyűjtemény kémiából: 8. osztály: tankönyvbe. P.A. Orzsekovszkij és mások: „Kémia. 8. évfolyam / P.A. Orzsekovszkij, N.A. Titov, F.F. Hegel. - M .: AST: Astrel, 2006. (106. o.)

2. Ushakova O.V. Kémia munkafüzet: 8. osztály: a tankönyvhöz P.A. Orzsekovszkij és mások: „Kémia. Grade 8” / O.V. Ushakova, P.I. Beszpalov, P.A. Orzsekovszkij; alatt. szerk. prof. P.A. Orzsekovszkij - M .: AST: Astrel: Profizdat, 2006. (107-108. o.)

3. Kémia. 8. évfolyam. Proc. tábornoknak intézmények / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova. – M.: Astrel, 2013. (33.§)

4. Kémia: 8. osztály: tankönyv. tábornoknak intézmények / P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, L.S. Pontak. M.: AST: Astrel, 2005. (§39)

5. Kémia: inorg. kémia: tankönyv. 8 cellához. Általános oktatás intézmények / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - M .: Oktatás, Moscow Textbooks OJSC, 2009. (§31,32)

6. Enciklopédia gyerekeknek. 17. kötet Kémia / Fejezet. szerk. V.A. Volodin, vezető. tudományos szerk. I. Leenson. – M.: Avanta+, 2003.

További webes források

2. A semlegesítési reakciók indikátorai. Titrálás().

Házi feladat

1) -val. 107-108 №№ 4,5,7 a kémia munkafüzetből: 8. osztály: P.A. tankönyvéhez. Orzsekovszkij és mások: „Kémia. Grade 8” / O.V. Ushakova, P.I. Beszpalov, P.A. Orzsekovszkij; alatt. szerk. prof. P.A. Orzhekovszkij - M.: AST: Astrel: Profizdat, 2006.

2) p.188 No. 1,4 tankönyvből P.A. Orzsekovszkij, L.M. Mescserjakova, M.M. Shalashova "Kémia: 8. osztály", 2013

2. oldal

A gyenge savval vagy gyenge bázissal végzett semlegesítési reakciók nem játszódnak le teljesen, csak addig, amíg az egyensúly létre nem jön.

A semlegesítési reakciók exoterm folyamatok (Н ОН-Н2О 57 3 kJ), ezért a sók hidrolízise endoterm.

A semlegesítési reakciók exoterm folyamatok (H OH - H2O 57 3 kJ), ezért a sók hidrolízise endoterm.

A semlegesítési reakció egy sav tulajdonságokkal rendelkező anyag és egy bázis tulajdonságokkal rendelkező anyag közötti kémiai reakció, amely mindkét vegyület jellemző tulajdonságainak elvesztését eredményezi. A vizes oldatokban a legjellemzőbb semlegesítési reakció hidratált hidrogénionok és erős savakban, illetve bázisokban található hidroxil-ionok között megy végbe: H OH-H2O.

A semlegesítési reakció nemcsak vizes, hanem nemvizes oldatokban is végbemegy. A nem vizes oldószer kémiai természete befolyásolja az oldatban lévő ionok állapotát és a disszociáció mértékét. Ugyanaz az anyag lehet só az egyik oldószerben, sav a másikban, és bázis a harmadikban.

A semlegesítési reakciót hőkibocsátás kíséri; ezért a Beckmann hőmérőt előzetesen úgy állítják be, hogy a kísérlet kezdetén a hőmérő kapillárisában lévő higany a skála alján legyen. A kaloriméter összeszerelése után az állandóját úgy határozzuk meg (lásd az előző munkát), hogy egy üres ampullát helyezünk a kaloriméter fedelébe.

A semlegesítési reakciók hő felszabadulásával mennek végbe. A híg savak és bázisok összekeverésével felszabaduló hőmennyiséget azonban tapintással nehéz megbecsülni. Tömény savakat és bázisokat soha nem szabad egymással keverni. Ez a keverék annyira felforrósodik, hogy forrni kezd és heves fröccsenésbe kezd.

A semlegesítési reakciók döntő szerepet játszanak a fonásban, mivel előre meghatározzák a lerakódás kinetikáját és a keletkező filamentum szerkezetét. Ezenkívül a semlegesítési reakció eredményeként számos termék instabil formába kerül és lebomlik.

A nafténsavak és fenolok lúgos semlegesítési reakciója reverzibilis. A naftenátok és fenolátok víz jelenlétében hidrolizálódnak, így keletkeznek a kiindulási termékek. A hidrolízis mértéke a folyamat körülményeitől függ. A hőmérséklet emelkedésével növekszik, a lúgoldat koncentrációjának növekedésével csökken. A lúgos tisztítást célszerű alacsony hőmérsékleten, koncentrált oldatokkal végezni.

A vizes oldatokban végbemenő semlegesítési reakciók hasonlóak a nem vizes közegben végbemenőekhez.

A semlegesítési reakció egy ioncsere reakció, amely azonnal lezajlik. Ezzel szemben az észterezési reakció nem ioncsere, hanem lassabban megy végbe. Mind az etilátképzési reakció, mind az észterezési reakció reverzibilis, ezért korlátozza az egyensúlyi állapot.