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. You will only be able to see the first 20 seconds.

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.

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

Waiting X
simple hit counter