Лужне середовище утворюється під час розчинення солі. Кислотність середовища

Гідроліз - це взаємодія речовин із водою, у результаті якого змінюється середовище розчину.

Катіони та аніони слабких електролітів здатні взаємодіяти з водою з утворенням стійких малодисоціюваних сполук або іонів, внаслідок чого змінюється середовище розчину. Формули води в рівняннях гідролізу зазвичай записують як Н-ОН. При реакції з водою катіони слабких підстав віднімають від води гідроксил іон, і в розчині утворюється надлишок Н+. Середовище розчину стає кислотним. Аніони слабких кислот притягують з води Н + і реакція середовища стає лужною.

У неорганічної хімії найчастіше доводиться мати справу із гідролізом солей, тобто. з обмінною взаємодією іонів солі з молекулами води у процесі їх розчинення. Розрізняють 4 варіанти гідролізу.

1. Сіль утворена сильною основою та сильною кислотою.

Така сіль гідролізу практично не піддається. У цьому рівновага дисоціації води у присутності іонів солі майже порушується, тому рН=7, середовище нейтральна.

Na + + H 2 O Cl - + H 2 O

2. Якщо сіль утворена катіоном сильної основи та аніоном слабкої кислоти, то відбувається гідроліз по аніону.

Na 2 CO 3 + HOH \(\leftrightarrow\) NaHCO 3 + NaOH

Так як у розчині накопичуються іони ОН - то середовище - лужне, рН>7.

3. Якщо сіль утворена катіоном слабкої основи та аніоном сильної кислоти, то гідроліз йде катіоном.

Cu 2+ + HOH \(\leftrightarrow\) CuOH + + H +

СуCl 2 + HOH \(\leftrightarrow\) CuOHCl + HCl

Так як у розчині накопичуються іони Н + , то середовище кисле, рН<7.

4. Сіль, утворена катіоном слабкої основи і аніоном слабкої кислоти, піддається гідролізу і катіону і аніону.

CH 3 COONH 4 + HOH \(\leftrightarrow\) NH 4 OH + CH 3 COOH

CH 3 COO - + + HOH \(\leftrightarrow\) NH 4 OH + CH 3 COOH

Розчини таких солей мають або слабокисле, або слаболужне середовище, тобто. величина рН близька до 7. Реакція середовища залежить від співвідношення констант дисоціації кислоти та основи. Гідроліз солей, утворених дуже слабкими кислотою та основою, є практично незворотнім. Це, в основному, сульфіди та карбонати алюмінію, хрому, заліза.

Al 2 S 3 + 3HOH \(\leftrightarrow\) 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

При визначенні середовища розчину солей слід враховувати, що середовище розчину визначається сильним компонентом. Якщо сіль утворена кислотою, що є сильним електролітом, то середовище розчину кисле. Якщо основа сильний електроліт, то лужна.

приклад.Лужне середовище має розчин

1) Pb(NO 3) 2; 2) Na 2 CO 3; 3) NaCl; 4) NaNO 3

1) Pb(NO 3) 2 нітрат свинцю(II). Сіль утворена слабкою основою та сильною кислотою, означає середовище розчину кисла.

2) Na 2 CO 3 карбонат натрію. Сіль утворена сильною основоюі слабкою кислотою, отже середовище розчину лужна.

3) NaCl; 4) NaNO 3 Солі утворені сильною основою NaOH та сильними кислотами HCl та HNO 3 . Середовище розчину нейтральне.

Правильну відповідь 2) Na 2 CO 3

У розчини солей опустили індикаторний папірець. У розчинах NaCl і NaNO 3 вона не змінила колір, отже середовище розчину нейтральна. У розчині Pb(NO 3) 2 забарвилася в червоний колір, середовище розчину кисла.У розчині Na 2 СO 3 забарвилася в синій колір, середовище розчину лужна.

Хімічним шляхом рН розчину можна визначити за допомогою кислотно-основних індикаторів.

Кислотно-основні індикатори – органічні речовини, фарбування яких залежить від кислотності середовища.

Найбільш поширеними індикаторами є лакмус, метиловий помаранчевий, фенолфталеїн. Лакмус у кислому середовищі забарвлюється у червоний колір, у лужному – у синій. Фенолфталеїн у кислому середовищі - безбарвний, у лужному забарвлюється в малиновий колір. Метиловий помаранчевий у кислому середовищі забарвлюється у червоний колір, а у лужному – у жовтий.

У лабораторній практиці часто змішують ряд індикаторів, підібраних таким чином, щоб колір суміші змінювався в широких межах рН. З їхньою допомогою можна визначити рН розчину з точністю до одиниці. Ці суміші називають універсальними індикаторами.

Існують спеціальні прилади – рН–метри, за допомогою яких можна визначити рН розчинів у діапазоні від 0 до 14 з точністю до 0,01 одиниці рН.

Гідроліз солей

При розчиненні деяких солей у воді порушується рівновага процесу дисоціації води і відповідно змінюється рН середовища. Це тим, що солі реагують із водою.

Гідроліз солей – хімічна обмінна взаємодія іонів розчиненої солі з водою, що призводить до утворення слабодисоціюючих продуктів (молекул слабких кислот або основ, аніонів кислих солей або катіонів основних солей) і супроводжується зміною рН середовища.

Розглянемо процес гідролізу залежно від природи основ та кислот, що утворюють сіль.

Солі, утворені сильними кислотами та сильними основами (NaCl, kno3, Na2so4 та ін.).

Допустимо, що при взаємодії хлориду натрію з водою відбувається реакція гідролізу з утворенням кислоти та основи:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

Для правильного уявлення про характер цієї взаємодії запишемо рівняння реакції в іонному вигляді, враховуючи, що єдиною слабодисоціюючою сполукою в цій системі є вода:

Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl -

При скороченні однакових іонів у лівій та правій частинах рівняння залишається рівняння дисоціації води:

Н 2 О ↔ Н + + ВІН -

Як бачимо, в розчині немає надлишкових іонів Н + чи ОН - проти їх вмістом у питній воді. Крім того, жодних інших слабодисоціюючих або важкорозчинних сполук не утворюється. Звідси робимо висновок, що солі, утворені сильними кислотами та основами гідролізу не піддаються, а реакція розчинів цих солей така сама, як і у воді, нейтральна (рН=7).

При складанні іонно-молекулярних рівнянь реакцій гідролізу необхідно:

1) записати рівняння дисоціації солі;

2) визначити природу катіону та аніону (знайти катіон слабкої основи або аніон слабкої кислоти);

3) записати іонно-молекулярне рівняння реакції, враховуючи, що вода - слабкий електроліт-і що сума зарядів має бути однаковою в обох частинах рівняння.

Солі, утворені слабкою кислотою та сильною основою

(Na 2 CO 3 , K 2 S, CH 3 COONa і ін .)

Розглянемо реакцію гідролізу ацетату натрію. Ця сіль у розчині розпадається на іони: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na +;

Na + -катіон сильної основи, CH 3 COO - - аніон слабкої кислоти.

Катіони Na ​​+ не можуть пов'язувати іони води, так як NaОН - сильна основа - повністю розпадається на іони. Аніони слабкої оцтової кислоти CH 3 COO - зв'язують іони водню з утворенням малодисоційованої оцтової кислоти:

CH 3 COO - + НОН ↔ CH 3 COOН + ВІН -

Видно, що в результаті гідролізу CH 3 COONa у розчині утворився надлишок гідроксид-іонів, і реакція середовища стала лужною (рН > 7).

Таким чином можна зробити висновок, що солі, утворені слабкою кислотою та сильною основою гідролізуються по аніону ( An n - ). При цьому аніони солі пов'язують іони Н + , а розчині накопичуються іони ВІН - що обумовлює лужне середовище (рН>7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1)- + OH - , (при n=1 утворюється HAn – слабка кислота).

Гідроліз солей, утворених дво- та триосновними слабкими кислотами та сильними основами, протікає східчасто

Розглянемо гідроліз сульфіду калію. До 2 S дисоціює у розчині:

До 2 S ↔ 2К + + S 2-;

К + - катіон сильної основи, S 2 - аніон слабкої кислоти.

Катіони калію не беруть участі в реакції гідролізу, взаємодіють з водою лише аніони слабкої сірководневої кислоти. У даній реакції по першому ступені відбувається утворення слабодиссоциирующих іонів HS - , по другому ступені – утворення слабкої кислоти H 2 S:

1-й ступінь: S 2- + HOH ↔ HS - + OH - ;

2-й ступінь: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH - .

Іони, що утворюються по першому ступені гідролізу, - значно знижують ймовірність гідролізу по наступному ступені. В результаті практичне значення зазвичай має процес, що йде тільки по першому ступені, яким, як правило, обмежуються при оцінці гідролізу солей у звичайних умовах.

Урок, який проводиться з використанням зошита для практичних робіт І.І.Новошинського, Н.С.Новошинської до підручника Хімія 8 клас у МОУ “ЗОШ №11” м. Сєвєродвінська Архангельської області вчителем хімії О.О.Олькіної у 8 класах (на паралелі ).

Мета уроку: Формування, закріплення та контроль умінь учнів визначати реакцію середовища розчинів за допомогою різних індикаторів, у тому числі природних, використовуючи зошит для практичних робіт І.І.Новошинського, Н.С.Новошинської до підручника Хімія 8 клас.

Завдання уроку:

1. Освітні. Закріпити такі поняття індикатори, реакція середовища (типи), pH, фільтрат, фільтрування на основі виконання завдань практичної роботи. Перевірити знання учнів, які відбивають залежність “ розчин речовини (формула) – значення pH (числове значення) – реакція середовища”. Розповісти учням про способи зниження кислотності ґрунтів Архангельської області.
2. Розвиваючі. Сприяти розвитку логічного мислення учнів виходячи з аналізу результатів, отримані під час практичної роботи, їх узагальнення, і навіть вміння робити висновок. Підтвердити правило: практика доводить теорію чи спростовує її. Продовжити формування естетичних якостей особистість учнів на основі різноманітного спектру представлених розчинів, а також підтримати інтерес дітей до предмета “Хімія”, що вивчається.
3. Виховують. Продовжити формувати вміння учнів виконувати завдання практичної роботи, дотримуючись правил з охорони праці та техніки безпеки, у тому числі правильно виконувати процеси фільтрування, нагрівання.

Практична робота № 6 "Визначення pH середовища".

Мета для учнів: Навчиться визначати реакцію середовища розчинів різних об'єктів (кислот, лугів, солей, ґрунтового розчину, деяких розчинів та соків), а також вивчити рослинні об'єкти як природні індикатори.

Обладнання та реактиви: штатив з пробірками, пробка, скляна паличка, штатив з кільцем, фільтрувальний папір, ножиці, хімічна воронка, склянки, фарфорова ступка з маточкою, дрібна терка, чистий пісок, універсальний індикаторний папір, випробуваний розчин, грунт плоди, ягоди та інший рослинний матеріал, розчин гідроксиду натрію та сірчаної кислоти, хлориду натрію.

Хід уроку

Хлопці! Ми з вами познайомилися з такими поняттями як реакція середовища водних розчинів, а також індикатори.

Які типи реакції середовища водяних розчинів ви знаєте?

• нейтральна, лужна та кислотна.

Що таке індикатори?

• речовини, з допомогою яких можна визначити реакцію середовища.

Які індикатори вам відомі?

• у розчинах: фенолфталеїн, лакмус, метиловий помаранчевий.

• сухі: універсальний індикаторний папір, лакмусовий папір, метилоранжевий папір

Якими способами можна визначити реакцію середовища водяних розчинів?

• вологим та сухим.

Що таке pH середовища?

• водневий показник іонів водню в розчині (pH = - lg)

Згадаймо, який учений запровадив поняття pH середовища?

• Данський хімік Серенсен.

Молодці! Тепер відкрийте зошит для практичних робіт на с.21 та прочитайте завдання №1.

Завдання №1. Визначте pH розчину за допомогою універсального індикатора.

Згадаймо правила при роботі з кислотами та лугами!

Виконайте досвід із завдання №1.

Зробіть висновок. Таким чином, якщо розчин має pH = 7 середовище нейтральне, при pH< 7 среда кислотная, при pH >7 середа лужна.

Завдання №2.Отримайте ґрунтовий розчин та визначте його pH за допомогою універсального індикатора.

Прочитайте завдання на с.21-с.22, виконайте завдання за планом, занесіть результати в таблицю.

Згадаймо правилами безпеки під час роботи з нагрівальними приладами (спиртуванням).

Що таке фільтрування?

• процес поділ суміші, який заснований на різній пропускній здатності пористого матеріалу – фільтрату по відношенню до складових суміш частинок.

Що таке фільтрат?

• це прозорий розчин, який отримується після фільтрування.

Результати оформіть у вигляді таблиці.

Яка реакція середовища ґрунтового розчину?

• Кисла

Що необхідно зробити, щоб підвищити якість ґрунту в нашому регіоні?

• CaCO 3 + H 2 O+CO 2 = Ca(HCO 3) 2

Внесення добрив, які мають лужну реакцію середовища: мелений вапняк та інших карбонатних мінералів: крейди, доломіту. У Пінезькому районі Архангельської області є поклади такого мінералу, як вапняк поблизу карстових печер, тому він доступний.

Зробіть висновок. Реакція середовища отриманого ґрунтового розчину pH=4, слабокисла, отже, підвищення якості грунту необхідне вапнування.

Завдання №3. Визначте pH деяких розчинів та соків за допомогою універсального індикатора.

Прочитайте завдання на с.22, виконайте завдання за алгоритмом, занесіть результати в таблицю.

Зробіть висновок. Таким чином, різні натуральні об'єкти мають різні значення pH: pH 1-7 – середовище кислотне (лимон, журавлина, апельсин, помідор, буряк, ківі, яблуко, банан, чай, картопля, капуста квашена, кава, силікатний клей).

pH 7-14 середа лужна (капуста свіжа, розчин питної соди).

pH = 7 середа нейтральна (хурма, огірок, молоко).

Завдання №4. Вивчіть рослинні індикатори.

Які рослинні об'єкти можуть виступати як індикатори?

• ягоди: соки, пелюстки квітів: витяжки, соки овочів: коренеплодів, листя.
• речовини, які можуть змінювати забарвлення розчину у різних середовищах.

Прочитайте завдання на с.23 та виконайте його за планом.

Результати оформіть у таблицю.

Зробіть висновок. Таким чином, залежно від pH середовища природні індикатори: журавлина (сік), полуниця (сік), чорниця (сік), чорна смородина (сік) набувають наступних кольорів: у кислому середовищі – червоний та помаранчевий колір, у нейтральному – червоний, персиково – рожевий та фіолетовий кольори, у лужному середовищі від рожевого через синьо – фіолетовий до фіолетового кольору.

Отже, за інтенсивністю забарвлення природного індикатора можна судити з реакції середовища того чи іншого розчину.

Після закінчення роботи упорядкуйте робоче місце.

Хлопці! Сьогодні був дуже незвичайний урок! Вам сподобався?! Чи можна використовувати відомості, отримані на цьому уроці у повсякденному житті?

Зараз виконайте завдання, яке наведено у ваших зошитах для практичних робіт.

Завдання контролю. Розподіліть речовини, формули яких наведені нижче, за групами залежно від pH їх розчинів: HCl, H 2 O, H 2 SO 4 , Ca (OH) 2 , NaCl, NaOH, KNO 3 , H 3 PO 4 , KOH.

pH 17 - середовище (кислотна), мають розчини (HCl, H 3 PO 4 , H 2 SO 4).

pH 714 середовище(лужне), мають розчини (Ca(OH) 2 , KOH, NaOH).

pH = 7 середа (нейтральна), мають розчини (NaCl, H 2 O, KNO 3).

Оцінка за роботу_______________

Реакція розчину речовин у розчиннику може бути трьох видів: нейтральна, кисла та лужна. Реакція залежить від концентрації водневих іонів H+ у розчині.

Чиста вода дисоціює дуже незначною мірою на іони H + і іони гідрооксилу OH - .

Водневий показник pH

Водневий показник є зручним та загальноприйнятим способом вираження концентрації водневих іонів. Для чистої води концентрація Н + дорівнює концентрації ОН - , а добуток концентрацій H + і ОН - , виражених у грам-йонах на літр, - величина постійна, рівна 1.10 -14

З цього твору можна обчислити концентрацію водневих іонів: =√1.10 -14 =10 -7 /г-іон/л/.

Цей рівноважний / "нейтральний" / стан прийнято позначати рН 7/p - негативний логарифм концентрації, Н - водневих іонів, 7 - показник ступеня зі зворотним знаком /.

Розчин із рН більше 7 є лужним, у ньому іонів Н + менше, ніж ОН - ; розчин з рН менше 7 - кислий, у ньому іонів Н + більше, ніж ОН -.

Рідини, що застосовуються на практиці, мають концентрацію водневих іонів, що зазвичай змінюється в межах рН від 0 до 1

Індикатори

Індикатори – це речовини, що змінюють свій колір залежно від концентрації водневих іонів у розчині. За допомогою індикаторів визначають реакцію середовища. Найбільш відомі індикатори - бромбензол, бромтимол, фенолфталеїн, метилоранж та ін. Кожен із індикаторів діє у певних межах показань pH. Наприклад, бромтимол змінює жовтий колір при pH 6,2 на синій при pH 7,6; індикатор нейтральний червоний з червоного при рН 6,8 на жовтий при рН 8; бромбензол - з жовтого яру рН 4,0 на синій при рН 5,6; фенолфталеїн - з безбарвного при рН 8,2 на пурпурний при рН 10,0 і т.д.

Жоден із індикаторів не працює протягом усієї шкали pH від 0 до 14. Однак у реставраційній практиці не доводиться визначати високі концентрації кислот або лугів. Найчастіше зустрічаються відхилення на 1 - 1,5 одиниці pH від нейтрального в ту й іншу сторону.

Для визначення реакції середовища реставраційної практиці застосовується суміш різних індикаторів, підібрана таким чином, що відзначає найменші відхилення від нейтральності. Така суміш називається "універсальним індикатором".

Універсальний індикатор – прозора рідина оранжевого кольору. При невеликій зміні середовища у бік лужності розчин індикатора набуває зеленого відтінку, зі збільшенням лужності - блакитний. Чим більша лужність випробуваної рідини, тим інтенсивнішим стає синій колір.

При невеликій зміні середовища у бік кислотності розчин універсального індикатора стає рожевим, зі збільшенням кислотності - червоним /кармінного чи краплячного відтінку/.

Зміни реакції середовища на картинах відбувається внаслідок ураження їх цвіллю; часто зустрічаються зміни на ділянках, де наклеєні ярлики лужним клеєм /казеїновим, конторським та ін./.

Для проведення аналізу потрібно мати, крім універсального індикатора, дистильовану воду, чистий фільтрувальний папір білого кольору та скляну паличку.

Хід аналізу

На фільтрувальний папір наносять краплю дистильованої води і дають вбратися. Поруч із цією краплею наносять другу і прикладають її до випробуваної ділянки. Для кращого контакту папір із другою краплею зверху притирають скляною поличкою. Потім на фільтрувальний папір райони крапель води наносять по краплі універсального індикатора. Перша крапля води служить контролем, із кольором якого порівнюється крапля, просочена розчином з випробуваної ділянки. Розбіжність у кольорі з контрольною краплею свідчить про зміну - відхилення середовища то нейтральної.

нейтралізація лужного середовища

Оброблювану ділянку зволожують 2%-ним водним розчином оцтової або лимонної кислоти. Для цього на пінцет намотують невелику кількість вати, змочують її в розчині кислоти, віджимають та прикладають до зазначеної ділянки.

Реакцію обов'язково перевіряютьуніверсальним індикатором!

Процес продовжують до повної нейтралізації всієї ділянки.

Через тиждень перевірку середовища слід повторити.

НЕЙТРАЛІЗАЦІЯ КІСЛОГО СЕРЕДОВИЩА

Оброблювану ділянку зволожують 2%-ним водним розчином гідрату окису амонію /нашатирним спиртом/. Методика проведення нейтралізації та сама, що у разі лужного середовища.

Перевірку середовища слід повторити за тиждень.

ПОПЕРЕДЖЕННЯ:Процес нейтралізації вимагає великої обережності, так як зайва обробка може призвести до перекислення або перелуження ділянки, що обробляється. Крім того, вода в розчинах може викликати усадку полотна.

Згадайте:

Реакція нейтралізації - це реакція між кислотою і лугом, в результаті якої утворюються сіль та вода;

Під чистою водою хіміки розуміють хімічно чисту воду, яка містить ніяких домішок і розчинених солей, т. е. дистильовану воду.

Кислотність середовища

Для різних хімічних, промислових та біологічних процесів дуже важливою характеристикою є кислотність розчинів, що характеризує вміст кислот чи лугів у розчинах. Оскільки кислоти і луги є електролітами, то характеристики кислотності середовища використовують вміст іонів H+ або OH - .

У чистій воді та в будь-якому розчині разом з частинками розчинених речовин присутні також іони H+ та OH-. Це відбувається завдяки дисоціації самої води. І хоча ми вважаємо воду неелектролітом, проте вона може дисоціювати: H 2 O ^ H + + OH - . Але цей процес відбувається дуже незначною мірою: в 1 л води на іони розпадається тільки 1 . 10 -7 моль молекул.

У розчинах кислот у результаті їхньої дисоціації з'являються додаткові іони H+. У таких розчинах іонів H+ значно більше, ніж іонів OH - , що утворилися за незначної дисоціації води, тому ці розчини називають кислотними (рис. 11.1, зліва). Прийнято говорити, що у таких розчинах кислотне середовище. Чим більше іонів H+ міститься в розчині, тим більша кислотність середовища.

У розчинах лугів в результаті дисоціації, навпаки, переважають іони OH - , а катіони H + через незначну дисоціацію води майже відсутні. Середовище таких розчинів лужне (рис. 11.1, праворуч). Що концентрація іонів OH - , то більше лужної є середовище розчину.

У розчині кухонної солі кількість іонів H+ та OH - однакова і дорівнює 1 . 10 -7 моль за 1 л розчину. Таке середовище називають нейтральним (рис. 11.1, по центру). Фактично це означає, що розчин не містить кислоти, ні лугу. Нейтральне середовище характерне для розчинів деяких солей (утворених лугом і сильною кислотою) та багатьох органічних речовин. У чистої води також є нейтральне середовище.

Водневий показник

Якщо порівнювати смак кефіру та лимонного соку, то можна сміливо стверджувати, що лимонний сік набагато кисліший, тобто кислотність цих розчинів різна. Ви вже знаєте, що в чистій воді містяться іони H+, але кислого смаку води не відчувається. Це дуже мало концентрацією іонів H+. Часто буває недостатньо сказати, що середовище кислотне або лужне, а необхідно кількісно його охарактеризувати.

Кислотність середовища кількісно характеризують водневим показником pH (вимовляється «пе-аш»), пов'язаним із концентрацією

іонів Гідрогену. Значення pH відповідає певному вмісту катіонів Гідрогену в 1 л розчину. У чистій воді та в нейтральних розчинах в 1 л міститься 1 . 10 7 моль іонів H+, а значення pH дорівнює 7. У розчинах кислот концентрація катіонів H+ більша, ніж у чистій воді, а в лужних розчинах менше. Відповідно до цього змінюється значення водневого показника pH: у кислотному середовищі він знаходиться в межах від 0 до 7, а в лужних — від 7 до 14. Вперше водневий показник запропонував використовувати датський хімік Педер Серенсен.

Ви могли помітити, що значення pH пов'язане із концентрацією іонів H+. Визначення pH безпосередньо пов'язане з обчисленням логарифму числа, яке ви вивчатимете на уроках математики в 11 класі. Але взаємозв'язок між вмістом іонів у розчині та значенням pH можна простежити за наступною схемою:

Значення рН водних розчинів більшості речовин та природних розчинів знаходиться в інтервалі від 1 до 13 (рис. 11.2).

Рис. 11.2. Значення рН різних природних та штучних розчинів

Серен Педер Лауріц Серенсен

Данський фізико-хімік та біохімік, президент Данського королівського товариства. Закінчив Копенгагенський університет. У 31 рік став професором Данського політехнічного інституту. Очолював престижну фізико-хімічну лабораторію при пивоварному заводі Карлсберга у Копенгагені, де зробив свої головні наукові відкриття. Основна наукова діяльність присвячена теорії розчинів: він запровадив поняття про водневий показник (рН), вивчав залежність активності ферментів від кислотності розчинів. За наукові досягнення Серенсен внесено до переліку «100 видатних хіміків XX століття», але в історії науки він залишився насамперед як учений, який запровадив поняття «рН» та «рН-метрія».

Визначення кислотності середовища

Для визначення кислотності розчину у лабораторіях найчастіше використовують універсальний індикатор (рис. 11.3). За його фарбуванням можна визначити не тільки наявність кислоти або лугу, але й значення рН розчину з точністю до 0,5. Для точнішого виміру рН існують спеціальні прилади — рН-метри (рис. 11.4). Вони дозволяють визначити рН розчину з точністю до 0,001-0,01.

Використовуючи індикатори або рН-метри, можна стежити, як протікають хімічні реакції. Наприклад, якщо до розчину гідроксиду натрій приливати хлоридну кислоту, то відбудеться реакція нейтралізації:

Рис. 11.3. Універсальний індикатор визначає приблизне значення рН

Рис. 11.4. Для вимірювання pH розчинів використовують спеціальні прилади – рН-метри: а – лабораторний (стаціонарний); б - портативний

У цьому випадку розчини реагентів та продуктів реакції безбарвні. Якщо ж вихідний розчин лугу помістити електрод рН-метра, то про повну нейтралізації лугу кислотою можна судити за значенням рН утвореного розчину.

Застосування водневого показника

Визначення кислотності розчинів має велике практичне значення у багатьох сферах науки, промисловості та інших сферах життя людини.

Екологи регулярно вимірюють рН дощової води, води річок та озер. Різке підвищення кислотності природних вод може бути наслідком забруднення атмосфери або потрапляння у водоймища відходів промислових підприємств (рис. 11.5). Такі зміни спричиняють загибель рослин, риби та інших мешканців водойм.

Водневий показник дуже важливий для вивчення та спостереження процесів, що відбуваються у живих організмах, тому що в клітинах протікають численні хімічні реакції. У клінічній діагностиці визначають pH плазми крові, сечі, шлункового соку та ін. (Рис. 11.6). Нормальне значення pH крові – від 7,35 до 7,45. Навіть невелика зміна pH крові людини викликає серйозні захворювання, а при рН = 7,1 і нижче починаються незворотні зміни, які можуть призвести до смерті.

Більшість рослин важлива кислотність грунту, тому агрономи заздалегідь проводять аналіз грунтів, визначаючи їх рН (рис. 11.7). Якщо кислотність занадто велика для певної культури, ґрунт вапнують - додають крейду або вапно.

У харчовій промисловості за допомогою кислотно-основних індикаторів проводять контроль якості продуктів харчування (рис. 11.8). Наприклад, у нормі для молока pH = 6,8. Відхилення від цього значення свідчить або про наявність сторонніх домішок, або його скисання.

Рис. 11.5. Вплив рівня pH води у водоймах на життєдіяльність рослин у них

Важливим є значення pH для косметичних засобів, які ми використовуємо у побуті. В середньому для шкіри людини pH = 5,5. Якщо шкіра контактує із засобами, кислотність яких істотно відрізняється від цього значення, то це тягне за собою передчасне старіння шкіри, її пошкодження або запалення. Було помічено, що у прачок, які тривалий час використовували для прання звичайне господарське мило (pH = 8-10) або пральну соду (Na 2 CO 3 , pH = 12-13), шкіра рук ставала дуже сухою та покривалася тріщинами. Тому дуже важливо використовувати різні косметичні засоби (гелі, креми, шампуні тощо) з pH, близьким до природного pH шкіри.

ЛАБОРАТОРНІ ДОСВІДИ № 1-3

Обладнання: штатив із пробірками, піпетка.

Реактиви: вода, хлоридна кислота, розчини NaCl, NaOH, столовий оцет, універсальний індикатор (розчин або індикаторний папір), харчові продукти та косметична продукція (наприклад, лимон, шампунь, зубна паста, пральний порошок, газовані напої, соки тощо) .).

Правила безпеки:

Для дослідів використовуйте невелику кількість реактивів;

Стережіться потрапляння реактивів на шкіру, очі; при попаданні їдкої речовини змийте її великою кількістю води.

Визначення іонів Гідрогену та гідроксид-іонів у розчинах. Встановлення приблизного значення pH води, лужних та кислих розчинів

1. У п'ять пробірок налийте по 1-2 мл: у пробірку № 1 – води, № 2 – хлоридної кислоти, № 3 – розчину натрій хлориду, № 4 – розчину натрій гідроксиду та № 5 – столового оцту.

2. До кожної пробірки додайте по 2-3 краплі розчину універсального індикатора або опустіть індикаторний папір. Визначте pH розчинів, порівнюючи колір індикатора за еталонною шкалою. Зробіть висновки про наявність у кожній пробірці катіонів Гідрогену або гідроксид-іонів. Складіть рівняння дисоціації цих сполук.

Дослідження pH харчової та косметичної продукції

Випробуйте універсальним індикатором зразки харчових продуктів та косметичної продукції. Для дослідження сухих речовин, наприклад, прального порошку їх необхідно розчинити в невеликій кількості води (1 шпатель сухої речовини на 0,5-1 мл води). Визначте рН розчинів. Зробіть висновки про кислотність середовища у кожному з досліджених продуктів.

Ключова ідея

Контрольні питання

130. Наявністю яких іонів у розчині обумовлена ​​його кислотність?

131. Які іони містяться надлишку в кислотних розчинах? у лужних?

132. Який показник кількісно визначає кислотність розчинів?

133. Яке значення рН та вміст іонів H+ у розчинах: а) нейтральних; б) слабокислотних; в) слаболужних; г) сильнокислотних; д) сильнолужних?

Завдання для засвоєння матеріалу

134. Водний розчин деякої речовини має лужне середовище. Яких іонів більше у цьому розчині: H+ чи OH - ?

135. У двох пробірках знаходяться розчини нітратної кислоти та нітрату калію. Які індикатори можна використовувати для визначення, яка пробірка містить розчин солі?

136. У трьох пробірках знаходяться розчини барій гідроксиду, нітратної кислоти та нітрату кальцію. Як за допомогою одного реактиву розпізнати ці розчини?

137. З наведеного переліку випишіть окремо формули речовин, розчини яких мають середовище: а) кислотне; б) лужну; в) нейтральну. NaCl, HCl, NaOH, HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , Ba(OH) 2 , H 2 S, KNO 3 .

138. Дощова вода має рН = 5,6. Що це означає? Яка речовина, що міститься у повітрі, при розчиненні у воді визначає таку кислотність середовища?

139. Яке середовище (кислотне або лужне): а) у розчині шампуню (рН = 5,5);

б) у крові здорової людини (рН = 7,4); в) у шлунковому соку людини (рН = 1,5); г) у слині (рН = 7,0)?

140. У складі кам'яного вугілля, що використовується на теплоелектростанціях, містяться сполуки Нітрогену та Сульфуру. Викид в атмосферу продуктів спалювання вугілля призводить до утворення про кислотних дощів, що містять невеликі кількості нітратної або сульфітної кислот. Які значення рН характерні для такої дощової води: більше ніж 7 або менше 7?

141. Чи залежить рН розчину сильної кислоти від її концентрації? Відповідь обґрунтуйте.

142. До розчину, що містить 1 моль калій гідроксиду, долили розчин фенолфталеїну. Чи зміниться забарвлення цього розчину, якщо до нього додати хлоридну кислоту кількістю речовини: а) 0,5 моль; б) 1 моль;

в) 1,5 моль?

143. У трьох пробірках без написів знаходяться безбарвні розчини сульфату натрій, натрій гідроксиду і сульфатної кислоти. Для всіх розчинів виміряли значення рН: у першій пробірці – 2,3, у другій – 12,6, у третій – 6,9. У якій пробірці міститься якась речовина?

144. Учень купив у аптеці дистильовану воду. рН-метр показав, що значення рН цієї води дорівнює 6,0. Потім учень прокип'ятив воду протягом тривалого часу, заповнив контейнер до верху гарячою водою і закрив кришкою. Коли вода захолола до кімнатної температури, рН-метр визначив значення 7,0. Після цього учень трубочкою пропускав повітря через воду і рН-метр знову показав 6,0. Як можна пояснити результати цих вимірів рН?

145. Як ви вважаєте, чому у двох пляшках оцту від одного виробника можуть бути розчини з дещо різними значеннями рН?

Це матеріал підручника