Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

4.12: Кислоты, основания и реакции нейтрализации
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Acids, Bases and Neutralization Reactions
 
ТРАНСКРИПТ

4.12: Кислоты, основания и реакции нейтрализации

Кислотно-основная реакция — это реакция, при которой ион водорода, H+, переносится из одного химического вида в другой. Такие реакции имеют решающее значение для многочисленных природных и технологических процессов, начиная от химических преобразований в клетках или озерах и океанах до промышленного производства удобрений, фармацевтических препаратов и других веществ, необходимых для общества.

Существует несколько способов определения кислоты. В контексте водных растворов кислота является веществом, растворяющееся с получением ионов водорода.

Это определение Аррениуса кислоты, названное в честь шведского химика Сванте Аррениуса (1859–1927). Ион водорода, представленный символом H+, называется протоном. В раствор протоны химически объединяются с молекулами воды через неподелённые пары кислорода, образуя гидрониевые ионы, H3О+.

Химическое уравнение для ионизации кислоты записывается как

Кислоты, полностью реагируя водой таким образом, называются сильными кислотами. HCl, HNО3 и HBR являются несколькими примерами.

Большинство кислот, встречающихся в повседневной жизни, являются слабыми кислотами. В качестве примера можно привести лимонную кислоту во фруктах, уксусную кислоту в уксусе и молочную кислоту в молоке. Знакомым примером слабой кислоты является уксусная кислота, основной ингредиент пищевого уксуса. При растворении в воде в обычных условиях в ионизированной форме присутствует только около 1% молекул уксусной кислоты  CH3CO2

Использование двойной стрелки в приведенном выше уравнении обозначает аспект частичной реакции этого процесса.

Основание - это вещество, растворяется в воде для получения ионов гидроксида, OH-. Наиболее распространенными основаниями являются ионные соединения, состоящие из щелочных или щелочных металлических катионов земли (группы 1 и 2) в сочетании с гидроксидным ионом, например, NaOH и Ca(OH)2. В отличие от ранее обсуждавшихся кислых соединений, эти соединения не вступают в химическую реакцию с водой; вместо этого они растворяются и диссоциируют, высвобождая ионы гидроксида непосредственно в раствор. Например, KOH и Ba(OH)2 растворяются в воде и полностью диссоциируются для производства катионов (K+ и Ba2+ соответственно) и ионов гидроксида, OH-. Эти основания, наряду с другими гидроксидами, полностью диссоциирующими в воде, считаются сильными основаниями.

Рассмотрим растворение гидроксида натрия в воде в качестве примера:

Это уравнение подтверждает, что гидроксид натрия является основанием. При растворении в воде NaOH диссоциирует для получения ионов Na+ и OH. Это также относится к любому другому ионному соединению, содержащему ионы гидроксида. Поскольку процесс диссоциации в основном завершен, когда ионные соединения растворяются в воде в типичных условиях, NaOH и другие ионные гидроксиды классифицируются как сильные основания.

В отличие от ионных гидроксидов, некоторые соединения производят ионы гидроксида при растворении химически реагируя с молекулами воды. Во всех случаях эти соединения реагируют только частично, и классифицируются как слабые основания. Эти типы соединений также изобилуют по своей природе и являются важными товарами в различных технологиях. Например, глобальное производство слабого базового аммиака, как правило, значительно превышает 100 метрических тонн в год, поскольку он широко используется в качестве сельскохозяйственных удобрений, сырья для химического синтеза других соединений и активного ингредиента бытовых чистящих средств. При растворении в воде аммиак частично реагирует на ионы гидроксида, как показано ниже:

Это, по определению,кислотно-основная реакция, включающая перенос ионов H+ из молекул воды в молекулы аммиака. В типичных условиях в виде ионов NH4+ присутствует только около 1% растворенного аммиака.

Реакция нейтрализации — это специфический тип кислотно-основной реакции, в которой реагентами являются кислота и основание (но не вода), а продукты - соль и вода:  

Eq7

Чтобы проиллюстрировать реакцию на нейтрализацию, подумайте, что происходит, когда типичный антацид, например, молоко магнезии (водная суспензия цельного Mg(OH)2) проглатывается, чтобы облегчить симптомы, связанные с избытком желудочной кислоты (HCl):

Eq8

Обратите внимание, что в дополнение к воде в результате этой реакции образуется соль, хлорид магния. H+ (aq) из кислоты (сильной или слабой) соединяется с OH- (aq) из основания (или вырабатывается в результате реакции слабого основание с водой) с образованием H2O (l). Например, реакция водных растворов HCl (сильной кислоты) и NaOH (сильной основание) написана следующим образом:

Eq9

И HCl, и NaOH подвергаются 100% ионизации. Таким образом, полное ионное уравнение может быть записано как:

Eq10

CL- и Na+ называются ионы-наблюдатели, которые компенсируются, давая чистое ионное уравнение как: & nbsp;

Eq11

Этот текст был адаптирован из OpenStax Химия 2е изд., раздел 4.2: Классификация химических реакций.

Tags

Acids Bases Neutralization Reactions Stomach Acid Acid Reflux Alkaline Food Antacid Acid-base Reaction Hydrogen Ions Protons Hydronium Ions Nitric Acid Hydrochloric Acid Sulfuric Acid Phosphoric Acid Monoprotic Acids Polyprotic Acids Diprotic Acids Triprotic Acids Hydroxide Ions Sodium Hydroxide Potassium Hydroxide Calcium Hydroxide

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter