Problembog om generel og uorganisk kemi
7. Vandige opløsninger af protolitter. 7.1. Vand. Neutralt, surt og basisk miljø. Stærke protolitter
Se opgaver >>>Teoretisk del
Den moderne teori om syrer og baser er protonteori Brønsted–Lowry, som forklarer stoffers manifestation af sur eller basisk funktion ved, at de reagerer protolyse– udvekslingsreaktioner af protoner (brintkationer) H +:
NA+E A - +IKKE +
syrebase grundlag syre
Ifølge denne teori syre- Det her protonholdig substans HA, som er en donor af dets proton; base er et stof E, der accepterer en proton doneret af en syre. Generelt er reaktanten sur HA, og reaktanten er base E, og produktet er base A - og produktet - syre HE + konkurrerer med hinanden om besiddelse af en proton, som fører den reversible syre-base reaktion til tilstanden protolytisk ligevægt. Derfor indeholder systemet fire stoffer, der udgør to konjugerede syre-base-par: HA / A - og IKKE + /E. Stoffer, der udviser sure eller basiske egenskaber kaldes protolitter .
7.1. Vand. Neutralt, surt og basisk miljø. Stærk protolitter
Det mest almindelige flydende opløsningsmiddel på Jorden er vand. Udover H 2 O-molekyler indeholder rent vand hydroxidioner OH - og oxoniumkationer H 3 O + på grund af den igangværende reaktion autoprotolyse vand:
H 2 O + H 2 O OH − + H 3 O
syre base base syre
En kvantitativ egenskab ved vand autoprotolyse er ionisk produkt vand:
K I= [H3O+ ][ OH – ] = 1 . 10 –14 (25 ° MED)
Derfor i rent vand
[H3O +] = [OH – ] =1. 10 –7 mol/l (25° MED)
Indholdet af oxoniumkationer og hydroxidioner udtrykkes også gennem pH-værdi pHOg hydroxyl indeks pOH:
pH = -lg ,pOH = -lg [ Åh – ]
I rent vand ved 25 ° MEDpH = 7, pOH = 7, pH + pOH = 14.
I fortyndede (mindre end 0,1 mol/l) vandige opløsninger af stoffer er værdienpHkan være ens, større eller mindrepHrent vand. PåpH= 7 mediet af en vandig opløsning kaldes neutral, nårpH < 7 – кислотной, при pH> 7 – basisk. Betydelig stigning i ionkoncentrationenH 3 O + i vand (skabelse surt miljø) opnås gennem den irreversible reaktion af protolyse af stoffer som hydrogenchlorid, perchlorsyre og svovlsyre:
HCl+H2O= Cl – +H3O+,pH< 7
HClO4+H2O=ClO4 – +H3O+,pH< 7
H2SO4+2H20=SO42- +2H3O+,pH< 7
IonerCl – , ClO 4 – , SÅ 4 2– , konjugeret med disse syrer, har ikke basiske egenskaber i vand. Nogle hydroanioner opfører sig på samme måde i en vandig opløsning, for eksempel hydrogensulfationen:
HSO 4 – + H2O=SO42– +H3O +,pH< 7
På grund af irreversibiliteten af protolyse reaktioner, selve ionenH 3 O + , stofferHCl, HClO 4 OgH 2 SÅ 4 , ligner dem protolytisk ejendommeHClO 3 , HBr, HBrO 3 , HEJ, HIO 3 , HNO 3 , HNCS, H 2 SeO 4 , HMnO 4 ionerHSO 4 – , HSeO 4 – og nogle andre i vandig opløsning tages i betragtning stærke syrer. I en fortyndet opløsning af stærk syre HA (dvs. kl Med Ved mindre end 1 mol/l) er koncentrationen af oxoniumkationer og pH relateret til den analytiske (ved fremstilling) molære koncentration Med ON som følger:
[ H 3 O + ] = Med PÅ ,pH = - lg[ H 3 O + ] = - lgMed PÅ
Eksempel 1 . Bestem pH-værdien i en 0,006 M opløsning af svovlsyre ved25 ° MED .
Løsning
|
pH = ? Med B= 0,006 mol/l 2 Med B |
H 2 SO 4 + 2H 2 O = SO 4 2– + 2H 3 O +, pH<7 pH = – lg = –lg (2Med B) = –log(2´ 0,006) = 1, 9 2 |
|
Svar : 0,006M løsningH 2 SÅ 4 Det har pH 1, 9 2 |
|
En signifikant stigning i koncentrationen af OH - ioner i vand (skabelse af et alkalisk miljø) opnås ved opløsning og fuldstændig elektrolytisk dissociation af stoffer som kalium- og bariumhydroxider, kaldet alkalier:
KOH = K + + OH – ; Va(OH) 2 + 2OH – , pH >7
Stoffer KOH, B EN(OH) 2,NaOHog lignende basiske hydroxider i fast tilstand er ioniske krystaller; under deres elektrolytiske dissociation i en vandig opløsning dannes OH-ioner (dette stærk base) såvel som ionerK + , Va 2+ ,Na + osv., som ikke har sure egenskaber i vand. Ved en given analytisk koncentration af alkalisk MOH i en fortyndet opløsning ( Med Bmindre end 0,1 mol/l) har vi:
[OH – ] = Med M Åh; pH = 14 – pOH = 14+lg[OH – ] = 14 +lgMed MOH
Eksempel 2 . Bestem pH i en 0,012 M bariumhydroxidopløsning ved 25° MED.
|
pH = ? Med B= 0,012 mol/l [OH – ] = 2 Med B |
I EN(OH) 2 = Ba 2+ + 2OH – ,pH >7 pH = 14 – pOH = 14 + lg[OH – ] = 14 +lg(2Med c) = 14+ lg(2 . 0,012)=12,38 |
|
|
|
pH-indikator og dens indvirkning på kvaliteten af drikkevand.
Hvad er pH?
pH("potentia hydrogeni" - styrken af brint eller "pondus hydrogenii" - vægten af brint) er en måleenhed for aktiviteten af hydrogenioner i ethvert stof, der kvantitativt udtrykker dets surhedsgrad.
Dette udtryk dukkede op i begyndelsen af det tyvende århundrede i Danmark. pH-indikatoren blev introduceret af den danske kemiker Søren Petr Lauritz Sørensen (1868-1939), selvom udsagn om en vis "vandkraft" også findes blandt hans forgængere.
Hydrogenaktivitet er defineret som den negative decimallogaritme af hydrogenionkoncentrationen udtrykt i mol pr. liter:
pH = -log
For overskuelighed og bekvemmelighed blev pH-indikatoren indført i beregningerne. pH bestemmes af det kvantitative forhold mellem H+ og OH- ioner i vand, dannet under dissocieringen af vand. Det er sædvanligt at måle pH-niveauer på en 14-cifret skala.
Hvis vand har et reduceret indhold af frie hydrogenioner (pH større end 7) sammenlignet med hydroxidioner [OH-], så vil vandet have alkalisk reaktion, og med et øget indhold af H+ ioner (pH mindre end 7) - sur reaktion. I perfekt rent destilleret vand vil disse ioner balancere hinanden.
surt miljø: >
neutralt miljø: =
alkalisk miljø: >
Når koncentrationerne af begge typer ioner i en opløsning er de samme, siges opløsningen at være neutral. I neutralt vand er pH-værdien 7.
Når forskellige kemikalier opløses i vand, ændres denne balance, hvilket resulterer i en ændring i pH-værdien. Når en syre tilsættes vand, stiger koncentrationen af hydrogenioner, og koncentrationen af hydroxidioner falder tilsvarende, når der tilsættes en alkali, stiger indholdet af hydroxidioner tværtimod, og koncentrationen af hydrogenioner falder.
pH-indikatoren afspejler miljøets surhedsgrad eller alkalinitet, mens "surhed" og "alkalinitet" karakteriserer det kvantitative indhold af stoffer i vand, der kan neutralisere henholdsvis alkalier og syrer. Som en analogi kan vi give et eksempel med temperatur, som karakteriserer graden af opvarmning af et stof, men ikke mængden af varme. Ved at stikke hånden i vandet kan vi se, om vandet er køligt eller varmt, men vi vil ikke være i stand til at afgøre, hvor meget varme der er i det (dvs. relativt set, hvor længe dette vand vil køle ned).
pH betragtes som en af de vigtigste indikatorer for drikkevandskvalitet. Det viser syre-base-balancen og påvirker, hvordan kemiske og biologiske processer vil forløbe. Afhængigt af pH-værdien kan hastigheden af kemiske reaktioner, graden af korrosiv aggressivitet af vand, toksiciteten af forurenende stoffer osv. ændre sig. Vores velvære, humør og helbred afhænger direkte af syre-base-balancen i vores krops miljø.
Det moderne menneske lever i et forurenet miljø. Mange mennesker køber og indtager mad lavet af halvfabrikata. Derudover er næsten alle mennesker udsat for stress på daglig basis. Alt dette påvirker syre-base-balancen i kroppens miljø og flytter den mod syrer. Te, kaffe, øl, kulsyreholdige drikke reducerer pH i kroppen.
Det antages, at et surt miljø er en af hovedårsagerne til celledestruktion og vævsskade, udvikling af sygdomme og ældningsprocesser og vækst af patogener. I et surt miljø når byggemateriale ikke cellerne, og membranen ødelægges.
Eksternt kan tilstanden af syre-basebalancen i en persons blod bedømmes ud fra farven på hans bindehinde i øjenkrogene. Med en optimal syre-base balance er farven på bindehinden lys rosa, men hvis en persons blodalkalinitet øges, bliver bindehinden mørk pink, og med en stigning i surhedsgraden bliver bindehindens farve bleg rosa. Desuden ændres farven på bindehinden inden for 80 sekunder efter indtagelse af stoffer, der påvirker syre-base-balancen.
Kroppen regulerer pH af indre væsker og opretholder værdier på et vist niveau. Kroppens syre-base balance er et vist forhold mellem syrer og baser, der bidrager til dens normale funktion. Syre-base-balancen afhænger af at opretholde relativt konstante proportioner mellem intercellulært og intracellulært vand i kroppens væv. Hvis syre-base-balancen af væsker i kroppen ikke konstant opretholdes, vil normal funktion og bevarelse af liv være umulig. Derfor er det vigtigt at kontrollere, hvad du indtager.
Syre-base balance er vores indikator for sundhed. Jo mere "sure" vi er, jo hurtigere ældes og bliver vi syge. For normal funktion af alle indre organer skal pH-niveauet i kroppen være basisk i området fra 7 til 9.
pH-værdien inde i vores krop er ikke altid den samme – nogle dele er mere basiske og nogle er sure. Kroppen regulerer og vedligeholder pH-homeostase kun i visse tilfælde, såsom blodets pH. PH-niveauerne i nyrerne og andre organer, hvis syre-base-balance ikke reguleres af kroppen, påvirkes af den mad og drikke, vi indtager.
Blodets pH
Blodets pH-niveau opretholdes af kroppen i intervallet 7,35-7,45. Den normale pH-værdi i humant blod anses for at være 7,4-7,45. Selv en lille afvigelse i denne indikator påvirker blodets evne til at transportere ilt. Hvis blodets pH stiger til 7,5, bærer det 75% mere ilt. Når blodets pH falder til 7,3, er det allerede svært for en person at komme ud af sengen. Klokken 7.29 kan han falde i koma; hvis blodets pH falder til under 7.1, dør personen.
Blodets pH-niveauer skal holdes inden for et sundt område, så kroppen bruger organer og væv til at opretholde et konstant pH-niveau. På grund af dette ændres blodets pH-niveau ikke på grund af at drikke alkalisk eller surt vand, men væv og organer i kroppen, der bruges til at regulere pH i blodet, ændrer deres pH.
Nyre pH
Nyrernes pH-parameter påvirkes af vand, mad og metaboliske processer i kroppen. Sure fødevarer (såsom kødprodukter, mejeriprodukter osv.) og drikkevarer (søde drikke, alkoholholdige drikkevarer, kaffe osv.) fører til lave pH-værdier i nyrerne, fordi kroppen fjerner overskydende surhed gennem urinen. Jo lavere pH-værdi i urinen er, jo hårdere skal nyrerne arbejde. Derfor kaldes syrebelastningen på nyrerne fra sådanne fødevarer og drikkevarer potentiel syre-nyrebelastning.
At drikke basisk vand gavner nyrerne – urinens pH-niveau stiger, og syrebelastningen på kroppen falder. Forøgelse af pH i urin øger pH i kroppen som helhed og befrier nyrerne for sure toksiner.
Mave pH
En tom mave indeholder ikke mere end en teskefuld mavesyre produceret ved det sidste måltid. Maven producerer syre efter behov, når man spiser mad. Maven producerer ikke syre, når en person drikker vand.
Det er meget nyttigt at drikke vand på tom mave. pH-værdien stiger til et niveau på 5-6. Den øgede pH vil have en mild antacid effekt og vil føre til en stigning i gavnlige probiotika (gode bakterier). Forøgelse af pH i maven øger kroppens pH, hvilket fører til sund fordøjelse og lindring af symptomerne på fordøjelsesbesvær.
pH af subkutant fedt
Kroppens fedtvæv har en sur pH-værdi, fordi overskydende syrer aflejres i dem. Kroppen skal lagre syre i fedtvæv, når den ikke kan udskilles eller neutraliseres på anden vis. Derfor er et skift i kroppens pH til den sure side en af faktorerne for overvægt.
Den positive effekt af alkalisk vand på kropsvægten er, at alkalisk vand hjælper med at fjerne overskydende syre fra væv, fordi det hjælper nyrerne med at arbejde mere effektivt. Dette hjælper med at kontrollere vægten, fordi mængden af syre, kroppen skal "lagre", er stærkt reduceret. Alkalisk vand forbedrer også resultaterne af en sund kost og motion ved at hjælpe kroppen med at håndtere overskydende surhed produceret af fedtvæv under vægttab.
Knogler
Knogle har en alkalisk pH-værdi, fordi den primært består af calcium. Deres pH er konstant, men hvis blodet har brug for pH-justering, trækkes calcium fra knoglerne.
Fordelen ved alkalisk vand til knoglerne er at beskytte dem ved at reducere mængden af syre, som kroppen skal kæmpe imod. Undersøgelser har vist, at indtagelse af basisk vand reducerer knogleresorption - osteoporose.
Lever pH
Leveren har en let basisk pH, hvis niveau påvirkes af både mad og drikke. Sukker og alkohol skal nedbrydes i leveren, hvilket fører til overskydende syre.
Fordelene ved alkalisk vand til leveren omfatter tilstedeværelsen af antioxidanter i sådant vand; Det har vist sig, at alkalisk vand forbedrer arbejdet af to antioxidanter, der findes i leveren, og som bidrager til mere effektiv blodrensning.
Krops pH og alkalisk vand
Alkalisk vand gør det muligt for de dele af kroppen, der opretholder blodets pH, at fungere med større effektivitet. Forøgelse af pH-niveauerne i de dele af kroppen, der er ansvarlige for at opretholde blodets pH-værdi, vil hjælpe disse organer med at forblive sunde og fungere effektivt.
Mellem måltiderne kan du hjælpe din krop med at normalisere sin pH ved at drikke alkalisk vand. Selv en lille stigning i pH kan have en enorm indflydelse på dit helbred.
Ifølge forskning fra japanske videnskabsmænd øger pH-værdien af drikkevand, som er i intervallet 7-8, befolkningens forventede levetid med 20-30%.
Afhængigt af pH-niveauet kan vand opdeles i flere grupper:
Stærkt surt vand< 3
surt vand 3 - 5
let surt vand 5 - 6,5
neutralt vand 6,5 - 7,5
let alkalisk vand 7,5 - 8,5
alkalisk vand 8,5 – 9,5
stærkt alkalisk vand > 9,5
Typisk ligger pH-niveauet for drikkevand fra hanen inden for det område, hvor det ikke direkte påvirker forbrugernes kvalitet af vand. I flodvande er pH sædvanligvis i området 6,5-8,5, i nedbør 4,6-6,1, i sumpe 5,5-6,0, i havvand 7,9-8,3.
WHO tilbyder ikke nogen medicinsk anbefalet værdi for pH. Det er kendt, at vand ved lav pH er stærkt ætsende, og ved høje niveauer (pH>11) får vand en karakteristisk sæbeagtighed, en ubehagelig lugt og kan forårsage irritation af øjne og hud. Det er derfor, at det optimale pH-niveau for drikke- og brugsvand anses for at være i området fra 6 til 9.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Interessant at vide: Den tyske biokemiker OTTO WARBURG, tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medicin i 1931, beviste, at mangel på ilt (sur pH<7.0) в тканях приводит к изменению нормальных клеток в злокачественные.
Forskeren opdagede, at kræftceller mister evnen til at udvikle sig i et miljø mættet med frit ilt med en pH på 7,5 eller højere! Det betyder, at når kropsvæsker bliver sure, stimuleres kræftudviklingen.
Hans tilhængere i 60'erne af det sidste århundrede beviste, at enhver patogen flora mister evnen til at reproducere ved pH = 7,5 og derover, og vores immunsystem kan nemt klare enhver aggressor!
For at bevare og bevare sundheden har vi brug for ordentligt alkalisk vand (pH=7,5 og derover). Dette vil gøre det muligt bedre at opretholde syre-base-balancen i kropsvæsker, da de vigtigste levemiljøer har en let alkalisk reaktion.
Allerede i et neutralt biologisk miljø kan kroppen have en fantastisk evne til selvhelbredelse.
Ved ikke hvor du kan få det det rigtige vand ? Det skal jeg fortælle dig!
Bemærk:
Ved at klikke på " At vide"ikke fører til økonomiske udgifter eller forpligtelser.
Kun dig få information om tilgængeligheden af det rigtige vand i din region,
og få en unik mulighed for gratis at blive medlem af sunde menneskers klub
og få 20% rabat på alle tilbud + kumulativ bonus.
Tilmeld dig den internationale sundhedsklub Coral Club, modtag et GRATIS rabatkort, mulighed for at deltage i kampagner, en kumulativ bonus og andre privilegier!
Reaktionen af en opløsning af stoffer i et opløsningsmiddel kan være af tre typer: neutral, sur og basisk. Reaktionen afhænger af koncentrationen af hydrogenioner H + i opløsningen.
Rent vand dissocierer i meget lille grad i H+-ioner og hydroxylioner OH-.
pH-værdi
Hydrogenindekset er en bekvem og generelt accepteret måde at udtrykke koncentrationen af hydrogenioner på. For rent vand er koncentrationen af H + lig med koncentrationen af OH -, og produktet af koncentrationerne af H + og OH -, udtrykt i gram-ioner pr. liter, er en konstant værdi lig med 1,10 -14
Ud fra dette produkt kan du beregne koncentrationen af hydrogenioner: =√1,10 -14 =10 -7 /g-ion/l/.
Denne ligevægt /"neutral"/ tilstand betegnes sædvanligvis med pH 7/p - den negative logaritme af koncentrationen, H - hydrogenioner, 7 - eksponenten med det modsatte fortegn/.
En opløsning med en pH større end 7 er alkalisk, der er færre H + ioner i den end OH -; en opløsning med en pH mindre end 7 er sur, den indeholder flere H + ioner end OH -.
Væsker, der anvendes i praksis, har en koncentration af hydrogenioner, der normalt varierer inden for pH-området fra 0 til 1
Indikatorer
Indikatorer er stoffer, der ændrer deres farve afhængigt af koncentrationen af brintioner i en opløsning. Ved hjælp af indikatorer bestemmes miljøets reaktion. De mest kendte indikatorer er brombenzen, bromthymol, phenolphtalein, methylorange osv. Hver af indikatorerne fungerer inden for visse pH-grænser. For eksempel ændrer bromthymol farve fra gul ved pH 6,2 til blå ved pH 7,6; neutral rød indikator - fra rød ved pH 6,8 til gul ved pH 8; brombenzen - fra gul ved pH 4,0 til blå ved pH 5,6; phenolphtalein - fra farveløs ved pH 8,2 til lilla ved pH 10,0 osv.
Ingen af indikatorerne virker over hele pH-skalaen fra 0 til 14. I restaureringspraksis er det dog ikke nødvendigt at bestemme høje koncentrationer af syrer eller baser. Oftest er der afvigelser på 1 - 1,5 pH-enheder fra neutral i begge retninger.
For at bestemme miljøets reaktion i restaureringspraksis anvendes en blanding af forskellige indikatorer, udvalgt på en sådan måde, at den markerer de mindste afvigelser fra neutralitet. Denne blanding kaldes en "universel indikator".
Den universelle indikator er en gennemsigtig orange væske. Med en lille ændring i miljøet mod alkalinitet får indikatoropløsningen en grønlig farvetone; med en stigning i alkalinitet bliver den blå. Jo større alkalinitet af testvæsken er, jo mere intens bliver den blå farve.
Med en lille ændring i miljøet mod surhed bliver opløsningen af den universelle indikator lyserød med en stigning i surhedsgraden - rød (karmin eller plettet nuance).
Ændringer i miljøets reaktion i malerierne opstår som følge af deres skade på skimmelsvamp; Ændringer findes ofte i områder, hvor etiketter blev limet med alkalisk lim (kasein, kontorlim osv.).
For at udføre analysen skal du ud over en universel indikator destilleret vand, rent hvidt filterpapir og en glasstang.
Analysens fremskridt
En dråbe destilleret vand anbringes på filterpapiret og får lov til at trække. En anden dråbe påføres ved siden af denne dråbe og påføres testområdet. For bedre kontakt gnides papiret med den anden dråbe ovenpå med en glashylde. Derefter påføres en dråbe af en universel indikator på filterpapiret i områder med vanddråber. Den første dråbe vand fungerer som en kontrol, hvis farve sammenlignes med en dråbe opblødt i opløsningen fra testområdet. En uoverensstemmelse i farven med kontroldråbet indikerer en ændring - en afvigelse af mediet fra at være neutralt.
NEUTRALISERING AF ALKALINE MILJØ
Det behandlede område fugtes med en 2% vandig opløsning af eddike- eller citronsyre. For at gøre dette skal du vikle en lille mængde vat omkring en pincet, fugte den i en syreopløsning, klem den ud og påføre den på det angivne område.
Reaktion sørg for at tjekke universel indikator!
Processen fortsætter, indtil hele området er fuldstændig neutraliseret.
Efter en uge skal miljøkontrollen gentages.
NEUTRALISERING AF SYRT MEDIUM
Det behandlede område fugtes med en 2% vandig opløsning af ammoniumoxidhydrat /ammoniak/. Neutraliseringsproceduren er den samme som ved et alkalisk medium.
Miljøtjekket skal gentages efter en uge.
ADVARSEL: Neutraliseringsprocessen kræver stor omhu, da overdreven behandling kan føre til peroxidation eller alkalinisering af det behandlede område. Derudover kan vand i opløsninger få lærredet til at krympe.
Hydrolyse er vekselvirkningen af stoffer med vand, som et resultat af hvilket opløsningsmiljøet ændrer sig.
Kationer og anioner af svage elektrolytter er i stand til at interagere med vand for at danne stabile, let dissocierbare forbindelser eller ioner, som et resultat af hvilke opløsningsmiljøet ændrer sig. Formlerne for vand i hydrolyseligninger skrives sædvanligvis som H‑OH. Ved reaktion med vand fjerner kationer af svage baser hydroxylioner fra vand, og overskydende H + dannes i opløsningen. Opløsningsmiljøet bliver surt. Anioner af svage syrer tiltrækker H+ fra vand, og mediets reaktion bliver basisk.
I uorganisk kemi har man oftest at gøre med hydrolyse af salte, dvs. med udvekslingsinteraktionen af saltioner med vandmolekyler i processen med deres opløsning. Der er 4 muligheder for hydrolyse.
1. Et salt dannes af en stærk base og en stærk syre.
Dette salt undergår praktisk talt ikke hydrolyse. I dette tilfælde er ligevægten for vanddissociation i nærvær af saltioner næsten ikke forstyrret, derfor er pH = 7, mediet er neutralt.
Na + + H 2 O Cl ‑ + H 2 O
2. Hvis et salt dannes af en kation af en stærk base og en anion af en svag syre, så sker der hydrolyse ved anionen.
Na 2 CO 3 + HOH \(\venstrepil\) NaHCO 3 + NaOH
Da OH - ioner ophobes i opløsningen, er mediet basisk, pH>7.
3. Hvis et salt dannes af en kation af en svag base og en anion af en stærk syre, så sker der hydrolyse langs kationen.
Cu 2+ + HOH \(\venstrehøjrepil\) CuOH + + H+
СuCl 2 + HOH \(\venstrepil\) CuOHCl + HCl
Da H + ioner ophobes i opløsningen, er mediet surt, pH<7.
4. Et salt dannet af en kation af en svag base og en anion af en svag syre undergår hydrolyse af både kationen og anionen.
CH 3 COONH 4 + HOH \(\venstrepil\) NH 4 OH + CH 3 COOH
CH 3 COO ‑ + + HOH \(\venstrepil\) NH 4 OH + CH 3 COOH
Opløsninger af sådanne salte har enten et let surt eller let alkalisk miljø, dvs. pH-værdien er tæt på 7. Mediets reaktion afhænger af forholdet mellem dissociationskonstanter for syren og basen. Hydrolyse af salte dannet af meget svage syrer og baser er praktisk talt irreversibel. Disse er hovedsageligt sulfider og carbonater af aluminium, krom og jern.
Al 2 S 3 + 3HOH \(\venstrepil\) 2Al(OH) 3 + 3H 2 S
Ved bestemmelse af mediet for en saltopløsning er det nødvendigt at tage højde for, at opløsningens medium bestemmes af den stærke komponent. Hvis saltet er dannet af en syre, som er en stærk elektrolyt, så er opløsningen sur. Hvis basen er en stærk elektrolyt, så er den alkalisk.
Eksempel. Opløsningen har et alkalisk miljø
1) Pb(N03)2; 2) Na2C03; 3) NaCl; 4) NaNO3
1) Pb(NO 3) 2 bly(II) nitrat. Salt dannes af en svag base og stærk syre, betyder løsningsmiljøet sur.
2) Na 2 CO 3 natriumcarbonat. Der blev dannet salt stærkt fundament og en svag syre, hvilket betyder opløsningsmediet alkalisk.
3) NaCl; 4) NaNO 3-salte dannes af den stærke base NaOH og de stærke syrer HCl og HNO 3. Opløsningsmediet er neutralt.
Rigtigt svar 2) Na2CO3
Indikatorpapir blev dyppet i saltopløsningerne. I opløsninger af NaCl og NaNO 3 ændrede det ikke farve, hvilket betyder opløsningsmiljøet neutral. I opløsning bliver Pb(NO 3) 2 rød, opløsningsmediet sur. I en opløsning bliver Na 2 CO 3 blå, opløsningsmediet alkalisk.
Hydrolyse af salte. Vandopløsningsmiljø: surt, neutralt, basisk
Ifølge teorien om elektrolytisk dissociation, i en vandig opløsning, interagerer opløste partikler med vandmolekyler. En sådan interaktion kan føre til en hydrolysereaktion (fra græsk. hydro- vand, lysering- henfald, nedbrydning).
Hydrolyse er reaktionen af metabolisk nedbrydning af et stof med vand.
Forskellige stoffer undergår hydrolyse: uorganiske - salte, metalcarbider og hydrider, ikke-metalhalogenider; organisk - haloalkaner, estere og fedtstoffer, kulhydrater, proteiner, polynukleotider.
Vandige opløsninger af salte har forskellige pH-værdier og forskellige typer medier - sure ($pH 7$), neutrale ($pH = 7$). Dette forklares ved, at salte i vandige opløsninger kan undergå hydrolyse.
Essensen af hydrolyse kommer ned til den kemiske udveksling af saltkationer eller anioner med vandmolekyler. Som et resultat af denne interaktion dannes en let dissocierende forbindelse (svag elektrolyt). Og i en vandig saltopløsning opstår et overskud af frie ioner $H^(+)$ eller $OH^(-)$, og saltopløsningen bliver henholdsvis sur eller basisk.
Klassificering af salte
Ethvert salt kan opfattes som produktet af reaktionen mellem en base og en syre. For eksempel dannes saltet $KClO$ af den stærke base $KOH$ og den svage syre $HClO$.
Afhængigt af styrken af base og syre kan der skelnes mellem fire typer salte.
Lad os overveje opførselen af salte af forskellige typer i opløsning.
1. Salte dannet af en stærk base og en svag syre.
For eksempel dannes saltet kaliumcyanid $KCN$ af den stærke base $KOH$ og den svage syre $HCN$:
$(KOH)↙(\text"stærk monosyrebase")←KCN→(HCN)↙(\text"svag monosyre")$
1) let reversibel dissociation af vandmolekyler (en meget svag amfoter elektrolyt), som kan forenkles ved ligningen
$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-);$
$KCN=K^(+)+CN^(-)$
$Н^(+)$- og $CN^(-)$-ionerne dannet under disse processer interagerer med hinanden og binder sig til molekyler af en svag elektrolyt - blåsyre $HCN$, mens hydroxidet - $ОН^(-) $ ion forbliver i opløsning og bestemmer derved dets alkaliske miljø. Hydrolyse sker ved $CN^(-)$ anionen.
Lad os nedskrive den komplette ioniske ligning for den igangværende proces (hydrolyse):
$K^(+)+CN^(-)+H_2O(⇄)↖(←)HCN+K^(+)+OH^(-).$
Denne proces er reversibel, og den kemiske ligevægt forskydes til venstre (mod dannelsen af udgangsstofferne), pga. vand er en meget svagere elektrolyt end blåsyre $HCN$.
$CN^(-)+H_2O⇄HCN+OH^(-).$
Ligningen viser, at:
a) der er frie hydroxidioner $OH^(-)$ i opløsningen, og deres koncentration er større end i rent vand, derfor har saltopløsningen $KCN$ alkalisk miljø($pH > 7$);
b) $CN^(-)$ ioner deltager i reaktionen med vand, i dette tilfælde siger de det anionhydrolyse. Andre eksempler på anioner, der reagerer med vand:
Lad os overveje hydrolysen af natriumcarbonat $Na_2CO_3$.
$(NaOH)↙(\text"stærk monosyrebase")←Na_2CO_3→(H_2CO_3)↙(\text"svag dibasisk syre")$
Hydrolyse af saltet sker ved $CO_3^(2-)$ anionen.
$2Na^(+)+CO_3^(2-)+H_2O(⇄)↖(←)HCO_3^(-)+2Na^(+)+OH^(-).$
$CO_2^(2-)+H_2O⇄HCO_3^(-)+OH^(-).$
Hydrolyse produkter - surt salt$NaHCO_3$ og natriumhydroxid $NaOH$.
Mediet i en vandig opløsning af natriumcarbonat er basisk ($pH > 7$), fordi koncentrationen af $OH^(-)$-ioner i opløsningen stiger. Syresaltet $NaHCO_3$ kan også undergå hydrolyse, hvilket forekommer i meget lille omfang og kan negligeres.
For at opsummere, hvad du har lært om anionhydrolyse:
a) ifølge anionen hydrolyseres salte som regel reversibelt;
b) den kemiske ligevægt i sådanne reaktioner er stærkt forskudt til venstre;
c) reaktionen af mediet i opløsninger af lignende salte er alkalisk ($pH > 7$);
d) hydrolysen af salte dannet af svage polybasiske syrer giver sure salte.
2. Salte dannet af en stærk syre og en svag base.
Lad os overveje hydrolysen af ammoniumchlorid $NH_4Cl$.
$(NH_3·H_2O)↙(\text"svag monosyrebase")←NH_4Cl→(HCl)↙(\text"stærk monosyre")$
I en vandig saltopløsning forekommer to processer:
1) let reversibel dissociation af vandmolekyler (en meget svag amfoter elektrolyt), som kan simplificeres ved ligningen:
$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-)$
2) fuldstændig dissociation af salt (stærk elektrolyt):
$NH_4Cl=NH_4^(+)+Cl^(-)$
De resulterende $OH^(-)$- og $NH_4^(+)$-ioner interagerer med hinanden for at producere $NH_3·H_2O$ (svag elektrolyt), mens $H^(+)$-ionerne forbliver i opløsning, hvilket forårsager dens mest sure miljø.
Den komplette ioniske ligning for hydrolyse er:
$NH_4^(+)+Cl^(-)+H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+Cl^(-)NH_3·H_2O$
Processen er reversibel, den kemiske ligevægt forskydes mod dannelsen af udgangsstofferne, pga. vand $Н_2О$ er en meget svagere elektrolyt end ammoniakhydrat $NH_3·H_2O$.
Forkortet ionligning for hydrolyse:
$NH_4^(+)+H_2O⇄H^(+)+NH_3·H_2O.$
Ligningen viser, at:
a) der er frie hydrogenioner $H^(+)$ i opløsningen, og deres koncentration er større end i rent vand, derfor har saltopløsningen surt miljø($pH
b) ammoniumkationer $NH_4^(+)$ deltager i reaktionen med vand; i dette tilfælde siger de, at det kommer hydrolyse ved kation.
Multiplikat ladede kationer kan også deltage i reaktionen med vand: dobbelt opladet$М^(2+)$ (f.eks. $Ni^(2+), Cu^(2+), Zn^(2+)...$), undtagen jordalkalimetalkationer, tre-oplader$M^(3+)$ (f.eks. $Fe^(3+), Al^(3+), Cr^(3+)...$).
Lad os overveje hydrolysen af nikkelnitrat $Ni(NO_3)_2$.
$(Ni(OH)_2)↙(\text"svag disyrebase")←Ni(NO_3)_2→(HNO_3)↙(\text"stærk monobasisk syre")$
Hydrolyse af saltet sker ved $Ni^(2+)$ kationen.
Den komplette ioniske ligning for hydrolyse er:
$Ni^(2+)+2NO_3^(-)+H_2O(⇄)↖(←)NiOH^(+)+2NO_3^(-)+H^(+)$
Forkortet ionligning for hydrolyse:
$Ni^(2+)+H_2O⇄NiOH^(+)+H^(+).$
Hydrolyse produkter - basisk salt$NiOHNO_3$ og salpetersyre $HNO_3$.
Mediet i en vandig opløsning af nikkelnitrat er surt ($рН
Hydrolyse af $NiOHNO_3$-saltet forekommer i meget mindre grad og kan negligeres.
For at opsummere, hvad du har lært om kationisk hydrolyse:
a) ifølge kationen hydrolyseres salte som regel reversibelt;
b) reaktionernes kemiske ligevægt er stærkt forskudt til venstre;
c) reaktionen af mediet i opløsninger af sådanne salte er sur ($pH
d) hydrolysen af salte dannet af svage polysyrebaser giver basiske salte.
3. Salte dannet af en svag base og en svag syre.
Det er tydeligvis allerede klart for dig, at sådanne salte undergår hydrolyse af både kationen og anionen.
En svag basekation binder $OH^(-)$-ioner fra vandmolekyler og danner svagt fundament; anionen af en svag syre binder $H^(+)$ ioner fra vandmolekyler og danner svag syre. Reaktionen af opløsninger af disse salte kan være neutral, svagt sur eller let alkalisk. Dette afhænger af dissociationskonstanterne for de to svage elektrolytter - syre og base, som dannes som følge af hydrolyse.
Overvej for eksempel hydrolysen af to salte: ammoniumacetat $NH_4(CH_3COO)$ og ammoniumformiat $NH_4(HCOO)$:
1) $(NH_3·H_2O)↙(\text"svag monosyrebase")←NH_4(CH_3COO)→(CH_3COOH)↙(\text"stærk monosyre");$
2) $(NH_3·H_2O)↙(\text"svag monosyrebase")←NH_4(HCOO)→(HCOOOH)↙(\text"svag monosyre").$
I vandige opløsninger af disse salte interagerer kationer af den svage base $NH_4^(+)$ med hydroxyioner $OH^(-)$ (husk på, at vand dissocierer $H_2O⇄H^(+)+OH^(-)$ ), og anionernes svage syrer $CH_3COO^(-)$ og $HCOO^(-)$ interagerer med kationer $Н^(+)$ for at danne molekyler af svage syrer - eddikesyre $CH_3COOH$ og myresyre $HCOOH$.
Lad os skrive de ioniske ligninger for hydrolyse:
1) $CH_3COO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄CH_3COOH+NH_3·H_2O;$
2) $HCOO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3·H_2O+HCOOH.$
I disse tilfælde er hydrolyse også reversibel, men ligevægten forskydes mod dannelsen af hydrolyseprodukter - to svage elektrolytter.
I det første tilfælde er opløsningsmediet neutralt ($pH = 7$), fordi $K_D(CH_3COOH)=K+D(NH_3·H_2O)=1,8·10^(-5)$. I det andet tilfælde er opløsningsmediet svagt surt ($pH
Som du allerede har bemærket, er hydrolysen af de fleste salte en reversibel proces. I en tilstand af kemisk ligevægt er kun en del af saltet hydrolyseret. Nogle salte bliver dog fuldstændigt nedbrudt af vand, dvs. deres hydrolyse er en irreversibel proces.
I tabellen "Opløselighed af syrer, baser og salte i vand" finder du en note: "de nedbrydes i et vandigt miljø" - det betyder, at sådanne salte gennemgår irreversibel hydrolyse. For eksempel undergår aluminiumsulfid $Al_2S_3$ i vand irreversibel hydrolyse, da $H^(+)$-ionerne, der opstår under hydrolyse af kationen, er bundet af $OH^(-)$-ionerne dannet under hydrolyse af anionen. Dette forbedrer hydrolyse og fører til dannelsen af uopløseligt aluminiumhydroxid og hydrogensulfidgas:
$Al_2S_3+6H_2O=2Al(OH)_3↓+3H_2S$
Derfor kan aluminiumsulfid $Al_2S_3$ ikke opnås ved en udvekslingsreaktion mellem vandige opløsninger af to salte, f.eks. aluminiumchlorid $AlCl_3$ og natriumsulfid $Na_2S$.
Andre tilfælde af irreversibel hydrolyse er også mulige, de er ikke svære at forudsige, fordi for at processen skal være irreversibel, er det nødvendigt, at mindst et af hydrolyseprodukterne forlader reaktionssfæren.
For at opsummere, hvad du har lært om både kationisk og anionisk hydrolyse:
a) hvis salte hydrolyseres både ved kationen og ved anionen reversibelt, så forskydes den kemiske ligevægt i hydrolysereaktionerne til højre;
b) mediets reaktion er enten neutral eller svagt sur eller svagt alkalisk, hvilket afhænger af forholdet mellem dissociationskonstanter for den resulterende base og syre;
c) salte kan hydrolysere både kationen og anionen irreversibelt, hvis mindst et af hydrolyseprodukterne forlader reaktionssfæren.
4. Salte dannet af en stærk base og en stærk syre undergår ikke hydrolyse.
Du er åbenbart selv kommet til denne konklusion.
Lad os overveje opførselen af kaliumchlorid $KCl$ i en opløsning.
$(KOH)↙(\text"stærk monosyrebase")←KCl→(HCl)↙(\text"stærk monosyre").$
Salt i en vandig opløsning dissocierer til ioner ($KCl=K^(+)+Cl^(-)$), men ved vekselvirkning med vand kan der ikke dannes en svag elektrolyt. Opløsningsmediet er neutralt ($pH=7$), fordi koncentrationerne af $H^(+)$ og $OH^(-)$ ioner i opløsningen er lige store, som i rent vand.
Andre eksempler på sådanne salte omfatter alkalimetalhalogenider, nitrater, perchlorater, sulfater, kromater og dichromater, jordalkalimetalhalogenider (bortset fra fluorider), nitrater og perchlorater.
Det skal også bemærkes, at den reversible hydrolysereaktion fuldstændig adlyder Le Chateliers princip. Derfor salthydrolyse kan forbedres(og endda gøre det irreversibelt) på følgende måder:
a) tilsæt vand (reducer koncentrationen);
b) opvarm opløsningen, hvilket øger den endoterme dissociation af vand:
$H_2O⇄H^(+)+OH^(-)-57$ kJ,
hvilket betyder, at mængden af $H^(+)$ og $OH^(-)$, som er nødvendige for saltets hydrolyse, stiger;
c) binde et af hydrolyseprodukterne til en tungtopløselig forbindelse eller fjerne et af produkterne i gasfasen; for eksempel vil hydrolysen af ammoniumcyanid $NH_4CN$ blive væsentligt forbedret på grund af nedbrydningen af ammoniakhydrat til dannelse af ammoniak $NH_3$ og vand $H_2O$:
$NH_4^(+)+CN^(-)+H_2O⇄NH_3·H_2O+HCN.$
$NH_3()↖(⇄)H_2$
Hydrolyse af salte
Legende:
Hydrolyse kan undertrykkes (betydeligt reducere mængden af salt, der hydrolyseres) ved at gøre følgende:
a) øge koncentrationen af det opløste stof;
b) afkøl opløsningen (for at reducere hydrolyse skal saltopløsninger opbevares koncentreret og ved lave temperaturer);
c) indfør et af hydrolyseprodukterne i opløsningen; forsur opløsningen, hvis dens miljø som følge af hydrolyse er sur, eller alkalisér, hvis den er basisk.
Betydning af hydrolyse
Hydrolyse af salte har både praktisk og biologisk betydning. Selv i oldtiden blev aske brugt som rengøringsmiddel. Asken indeholder kaliumcarbonat $K_2CO_3$, som hydrolyseres til anion i vand; den vandige opløsning bliver sæbeagtig på grund af $OH^(-)$-ionerne dannet under hydrolyse.
I øjeblikket bruger vi i hverdagen sæbe, vaskepulver og andre rengøringsmidler. Hovedbestanddelen af sæbe er natrium- og kaliumsalte af carboxylsyrer med højere fedtindhold: stearater, palmitater, som hydrolyseres.
Hydrolysen af natriumstearat $C_(17)H_(35)COONa$ er udtrykt ved følgende ioniske ligning:
$C_(17)H_(35)COO^(-)+H_2O⇄C_(17)H_(35)COOH+OH^(-)$,
de der. opløsningen har et let alkalisk miljø.
Salte af uorganiske syrer (fosfater, karbonater) tilsættes specielt til sammensætningen af vaskepulvere og andre vaskemidler, som forstærker renseeffekten ved at øge miljøets pH.
Salte, der skaber det nødvendige alkaliske miljø i opløsningen, er indeholdt i den fotografiske fremkalder. Disse er natriumcarbonat $Na_2CO_3$, kaliumcarbonat $K_2CO_3$, borax $Na_2B_4O_7$ og andre salte, der hydrolyserer ved anionen.
Hvis jordens surhedsgrad er utilstrækkelig, udvikler planter en sygdom kaldet klorose. Dens symptomer er gulning eller blegning af blade, forsinket vækst og udvikling. Hvis $pH_(jord) > 7,5$, tilsættes ammoniumsulfatgødning $(NH_4)_2SO_4$ til det, hvilket hjælper med at øge surhedsgraden på grund af hydrolyse af kationen, der forekommer i jorden:
$NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3·H_2O$
Den biologiske rolle af hydrolyse af visse salte, der udgør vores krop, er uvurderlig. For eksempel indeholder blodet natriumbicarbonat og natriumhydrogenphosphatsalte. Deres rolle er at opretholde en vis reaktion fra miljøet. Dette sker på grund af et skift i ligevægten af hydrolyseprocesser:
$HCO_3^(-)+H_2O⇄H_2CO_3+OH^(-)$
$HPO_4^(2-)+H_2O⇄H_2PO_4^(-)+OH^(-)$
Hvis der er et overskud af $H^(+)$-ioner i blodet, binder de sig til $OH^(-)$-hydroxidioner, og ligevægten skifter til højre. Med et overskud af $OH^(-)$ hydroxidioner forskydes ligevægten til venstre. På grund af dette svinger surheden af blodet hos en sund person lidt.
Et andet eksempel: menneskespyt indeholder $HPO_4^(2-)$-ioner. Takket være dem opretholdes et bestemt miljø i mundhulen ($pH=7-7,5$).