เกลือ - เป็นสารประกอบไอออนิก เมื่อลงไปในน้ำ พวกมันจะแยกตัวออกเป็นไอออน ในสารละลายที่เป็นน้ำ ไอออนเหล่านี้จะถูกเติมไฮโดรเจน - ล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำ
พบว่า สารละลายในน้ำของเกลือหลายชนิดไม่เป็นกลาง แต่เป็นกรดหรือด่างเล็กน้อย
คำอธิบายสำหรับสิ่งนี้คือปฏิกิริยาของเกลือไอออนกับน้ำ กระบวนการนี้เรียกว่า ไฮโดรไลซิส
เกิดไพเพอร์และแอนไอออน เบสอ่อนหรือกรดอ่อน ทำปฏิกิริยากับน้ำ ฉีก H หรือ OH ออกจากมัน
เหตุผลของสิ่งนี้: การก่อตัวของพันธะที่แข็งแกร่งกว่าในน้ำเอง
ในแง่ของน้ำ เกลือสามารถแบ่งออกเป็น 4 กลุ่ม:
1) เกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดแก่ - ไม่ไฮโดรไลซ์ , ในสารละลายเท่านั้น แตกตัวเป็นไอออนสื่อเป็นกลาง ตัวอย่าง:เกลือไม่ได้ถูกไฮโดรไลซ์ - NaCl, KNO3, RbBr, Cs2SO4, KClO3 เป็นต้น ในสารละลาย เกลือเหล่านี้เป็นเพียง แยกตัวออกจากกัน: Cs2SO4 à 2 Cs++SO42- | 2) เกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดอ่อน - ไฮโดรไลซิสโดยประจุลบ . ไอออนของกรดอ่อนจะแยกไฮโดรเจนไอออนออกจากน้ำ มีไอออนในสารละลายมากเกินไป OH - สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ตัวอย่าง:เกลือได้รับการไฮโดรไลซิสด้วยประจุลบ - Na2S, KF, K3PO4, Na2CO3, Cs2SO3, KCN, KClO และเกลือกรดของกรดเหล่านี้ K3 ป 4 – เกลือที่เกิดจากกรดอ่อนและเบสแก่ ประจุลบฟอสเฟตถูกไฮโดรไลซ์ ป4 3- + ไม่ใช่⇄ HPO42-+OH- K3 ป4 + H2O⇄ K2HPO4 + เกาะ (นี่เป็นขั้นตอนแรกของการไฮโดรไลซิส อีก 2 ระดับมีขอบเขตน้อยมาก) |
3) เกลือเกิดจากเบสอ่อนและกรดแก่ - ไฮโดรไลซิสโดยไอออนบวก . ประจุบวก รากฐานอ่อนแอแยก OH- ไอออนออกจากน้ำ จับมัน ไอออนส่วนเกินยังคงอยู่ในสารละลาย H+ - สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด ตัวอย่าง:เกลือผ่านการไฮโดรไลซิสด้วยไอออนบวก - CuCl2, NH4Cl, Al(NO3)3, Cr2(SO4)3 Cu ดังนั้น4 เกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดแก่ ไอออนบวกของทองแดงถูกไฮโดรไลซ์: Cu+2 + ไม่ใช่⇄ CuOH+ + ชม+ 2 CuSO4 +2 ชม2 อู๋ ⇄ (CuOH)2 ดังนั้น4 + ชม2 ดังนั้น4 | 4) เกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดอ่อน - ไฮโดรไลซิสทั้ง CATION และ ANION หากผลิตภัณฑ์ใด ๆ ถูกปลดปล่อยออกมาเป็นตะกอนหรือก๊าซ แสดงว่าไฮโดรไลซิส กลับไม่ได้ , หากผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสทั้งสองยังคงอยู่ในสารละลาย - ไฮโดรไลซิส ย้อนกลับได้ ตัวอย่าง:เกลือถูกไฮโดรไลซ์ Al2S3,Cr2S3 (กลับไม่ได้): Al2S3 + H2Oà อัล(OH)3¯ + H2S NH4F, CH3COONH4 (ย้อนกลับได้) NH4F+H2 อู๋⇄ NH4OH + HF |
ไฮโดรไลซิสร่วมกันของเกลือสองชนิด
มันเกิดขึ้นเมื่อพยายามให้ได้มาโดยวิธีการของปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน เกลือที่ถูกไฮโดรไลซ์อย่างสมบูรณ์ในสารละลายที่เป็นน้ำ ในกรณีนี้เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสร่วมกัน กล่าวคือ ไอออนบวกของโลหะจับกลุ่ม OH และไอออนของกรดจับ H +
1) เกลือของโลหะที่มีสถานะออกซิเดชัน +3 และเกลือของกรดระเหย (คาร์บอเนต ซัลไฟด์ ซัลไฟต์)- ในระหว่างการไฮโดรไลซิสร่วมกันจะเกิดการตกตะกอนของไฮดรอกไซด์และก๊าซ:
2AlCl3 + 3K2S + 6H2O ที่ 2Al(OH)3¯ + 3H2S + 6KCl
(Fe3+, Cr3+) (SO32-, CO32-) (SO2, CO2)
2) เกลือของโลหะที่มีสถานะออกซิเดชัน +2 (ยกเว้นแคลเซียม สตรอนเทียม และแบเรียม) และคาร์บอเนตที่ละลายน้ำได้ถูกไฮโดรไลซ์ด้วยกัน แต่ในกรณีนี้จะเกิดการตกตะกอนของโลหะ BASIC CARBONATE:
2 CuCl2 + 2Na2CO3 + H2O à (CuOH)2CO3 + CO2 + 4 NaCl
(ทั้ง 2+ ยกเว้น Ca, Sr, Ba)
ลักษณะของกระบวนการไฮโดรไลซิส:
1) กระบวนการไฮโดรไลซิสคือ ย้อนกลับได้, ดำเนินการไม่สิ้นสุด แต่จนถึงช่วงเวลาของ EQUILIBRIUM เท่านั้น
2) กระบวนการไฮโดรไลซิสเป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง ดังนั้น การไฮโดรไลซิส - ดูดความร้อนกระบวนการ (เกิดขึ้นกับการดูดซับความร้อน)
KF + H2O ⇄ HF + KOH - Q
ปัจจัยอะไรที่ช่วยเพิ่มการไฮโดรไลซิส?
1. เครื่องทำความร้อน -เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นสมดุลจะเปลี่ยนไปสู่ปฏิกิริยา ENDOTHERMIC - การไฮโดรไลซิสจะทวีความรุนแรงขึ้น
2. เติมน้ำ- เนื่องจากน้ำเป็นวัสดุเริ่มต้นในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส การเจือจางของสารละลายจึงช่วยเพิ่มการไฮโดรไลซิส
จะระงับ (อ่อนตัว) กระบวนการไฮโดรไลซิสได้อย่างไร?
บ่อยครั้งจำเป็นต้องป้องกันการไฮโดรไลซิส สำหรับสิ่งนี้:
1. หาทางออก เข้มข้นที่สุด (ลดปริมาณน้ำ);
2. การเลื่อนยอดคงเหลือไปทางซ้าย เพิ่มหนึ่งในผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส –กรดหากมีไฮโดรไลซิสที่ไอออนบวกหรือ ด่าง,หากมีการไฮโดรไลซิสด้วยประจุลบ
ตัวอย่าง: วิธีการระงับการไฮโดรไลซิสของอะลูมิเนียมคลอไรด์?
อะลูมิเนียมคลอไรด์AlCl3 - นี่คือเกลือที่เกิดจากเบสอ่อนและกรดแก่ - ไฮโดรไลซ์ที่ไอออนบวก:
อัล+3 + HOH ⇄ AlOH +2 + ชม+
วันพุธก็เปรี้ยว ดังนั้นจึงต้องเติมกรดมากขึ้นเพื่อยับยั้งการไฮโดรไลซิส นอกจากนี้ควรทำสารละลายให้เข้มข้นที่สุด
จดจำ:
ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางคือปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสที่ผลิตเกลือและน้ำ
ภายใต้ น้ำสะอาดนักเคมีเข้าใจน้ำบริสุทธิ์ทางเคมีที่ไม่มีสิ่งเจือปนและเกลือที่ละลายในน้ำ เช่น น้ำกลั่น
ความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อม
สำหรับกระบวนการทางเคมี อุตสาหกรรม และชีวภาพต่างๆ อย่างมาก ลักษณะสำคัญคือ ความเป็นกรดของสารละลาย โดยแสดงลักษณะเนื้อหาของกรดหรือด่างในสารละลาย เนื่องจากกรดและด่างเป็นอิเล็กโทรไลต์ เนื้อหาของไอออน H + หรือ OH จึงถูกใช้เพื่อกำหนดลักษณะความเป็นกรดของตัวกลาง
ที่ น้ำสะอาดและในสารละลายใด ๆ พร้อมกับอนุภาคของสารที่ละลายก็มีไอออน H + และ OH ด้วย นี่เป็นเพราะความแตกแยกของน้ำนั่นเอง และถึงแม้ว่าเราจะถือว่าน้ำไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์ แต่ก็สามารถแยกตัวออกได้: H 2 O ^ H + + OH - แต่กระบวนการนี้เกิดขึ้นเพียงเล็กน้อย: ในน้ำ 1 ลิตร มีเพียง 1 ตัวเท่านั้นที่สลายตัวเป็นไอออน โมเลกุล 10 -7 โมล
ในสารละลายกรด อันเป็นผลมาจากการแยกตัว ไอออน H+ เพิ่มเติมจะปรากฏขึ้น ในสารละลายดังกล่าว มีไอออน H + มากกว่า OH - ไอออนที่เกิดขึ้นในระหว่างการแยกตัวของน้ำเล็กน้อย ดังนั้น สารละลายเหล่านี้จึงเรียกว่ากรด (รูปที่ 11.1 ซ้าย) เป็นเรื่องปกติที่จะบอกว่าในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดในการแก้ปัญหาดังกล่าว ยิ่งมีไอออน H+ อยู่ในสารละลายมาก ความเป็นกรดของตัวกลางก็จะยิ่งมากขึ้น
ในสารละลายอัลคาไลอันเป็นผลมาจากการแยกตัว OH - ไอออนเหนือกว่าและไอออนบวกของ H + เกือบจะหายไปเนื่องจากการแยกตัวของน้ำที่ไม่มีนัยสำคัญ สภาพแวดล้อมของสารละลายดังกล่าวเป็นด่าง (รูปที่ 11.1 ขวา) ยิ่งความเข้มข้นของ OH - ไอออนมากเท่าไร ตัวกลางในการแก้ปัญหาก็จะยิ่งมีความเป็นด่างมากขึ้นเท่านั้น
ในสารละลายเกลือแกง จำนวนไอออน H + และ OH จะเท่ากันและเท่ากับ 1 10 -7 โมลในสารละลาย 1 ลิตร สภาพแวดล้อมดังกล่าวเรียกว่าเป็นกลาง (รูปที่ 11.1 ตรงกลาง) อันที่จริง นี่หมายความว่าสารละลายไม่มีกรดหรือด่าง สภาพแวดล้อมที่เป็นกลางเป็นลักษณะของสารละลายของเกลือบางชนิด (เกิดจากด่างและกรดแก่) และอีกมาก อินทรียฺวัตถุ. น้ำบริสุทธิ์ยังมีสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง
ตัวบ่งชี้ไฮโดรเจน
หากเปรียบเทียบรสชาติของ kefir กับน้ำมะนาวแล้ว พูดได้เลยว่า น้ำมะนาวมีความเป็นกรดมากขึ้น กล่าวคือ ความเป็นกรดของสารละลายเหล่านี้แตกต่างกัน คุณรู้อยู่แล้วว่าน้ำบริสุทธิ์ยังมีไอออน H+ แต่น้ำไม่มีรสเปรี้ยว เนื่องจากความเข้มข้นของไอออน H+ ต่ำเกินไป บ่อยครั้งไม่เพียงพอที่จะบอกว่าสภาพแวดล้อมเป็นกรดหรือด่าง แต่จำเป็นต้องอธิบายลักษณะเชิงปริมาณ
ความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมมีลักษณะเชิงปริมาณโดย pH ของตัวบ่งชี้ไฮโดรเจน (ออกเสียงว่า "p-ash") ซึ่งสัมพันธ์กับความเข้มข้น
ไฮโดรเจนไอออน ค่า pH สอดคล้องกับปริมาณไฮโดรเจนไอออนบวกในสารละลาย 1 ลิตร ในน้ำบริสุทธิ์และในสารละลายที่เป็นกลาง 1 ลิตรประกอบด้วย 1 ไอออน H + 10 7 โมล และค่า pH เท่ากับ 7 ในสารละลายกรด ความเข้มข้นของไอออนบวกของ H + จะมากกว่าในน้ำบริสุทธิ์ และในสารละลายด่างน้อยกว่า ด้วยเหตุนี้ ค่าของค่า pH จึงเปลี่ยนแปลงไปด้วย: ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด มีค่าตั้งแต่ 0 ถึง 7 และในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ตั้งแต่ 7 ถึง 14 เป็นครั้งแรก นักเคมีชาวเดนมาร์ก Peder Sørensen แนะนำให้ใช้ค่า pH ค่า.
คุณอาจสังเกตเห็นว่าค่า pH สัมพันธ์กับความเข้มข้นของไอออน H+ การหาค่า pH นั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการคำนวณลอการิทึมของตัวเลข ซึ่งคุณจะได้เรียนในบทเรียนคณิตศาสตร์ในเกรด 11 แต่ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อหาของไอออนในสารละลายและค่า pH สามารถติดตามได้ตามรูปแบบต่อไปนี้:
ค่า pH ของสารละลายในน้ำของสารส่วนใหญ่และสารละลายธรรมชาติอยู่ในช่วงตั้งแต่ 1 ถึง 13 (รูปที่ 11.2)
ข้าว. 11.2. ค่า pH ของสารละลายธรรมชาติและสารเทียมต่างๆ
Søren Peder Lauritz Sørensen
นักเคมีกายภาพและนักชีวเคมีชาวเดนมาร์ก ประธาน Royal Danish Society สำเร็จการศึกษาจากมหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกน เมื่ออายุ 31 ปี เขาได้เป็นศาสตราจารย์ที่สถาบันโปลีเทคนิคแห่งเดนมาร์ก เขาเป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการทางกายภาพและเคมีอันทรงเกียรติที่โรงเบียร์ Carlsberg ในโคเปนเฮเกน ซึ่งเขาได้สร้างหลักของเขา การค้นพบทางวิทยาศาสตร์. หลัก กิจกรรมทางวิทยาศาสตร์อุทิศให้กับทฤษฎีการแก้ปัญหา: เขาแนะนำแนวคิดของดัชนีไฮโดรเจน (pH) ศึกษาการพึ่งพากิจกรรมของเอนไซม์ต่อความเป็นกรดของสารละลาย ต่อ ความสำเร็จทางวิทยาศาสตร์ Sørensen อยู่ในรายชื่อ "100 นักเคมีที่โดดเด่นแห่งศตวรรษที่ 20" แต่ในประวัติศาสตร์ของวิทยาศาสตร์ เขายังคงเป็นนักวิทยาศาสตร์ผู้แนะนำแนวคิดของ "pH" และ "pH-metry" เป็นหลัก
การหาค่าความเป็นกรดของตัวกลาง
เพื่อตรวจสอบความเป็นกรดของสารละลายในห้องปฏิบัติการ มักใช้ตัวบ่งชี้สากล (รูปที่ 11.3) ด้วยสีของมัน เราสามารถกำหนดได้ไม่เพียงแต่การมีกรดหรือด่างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงค่า pH ของสารละลายด้วยความแม่นยำ 0.5 สำหรับการวัดค่า pH ที่แม่นยำยิ่งขึ้น มีอุปกรณ์พิเศษ - เครื่องวัดค่า pH (รูปที่ 11.4) ช่วยให้คุณกำหนด pH ของสารละลายได้อย่างแม่นยำ 0.001-0.01
ด้วยการใช้ตัวบ่งชี้หรือเครื่องวัดค่า pH คุณสามารถตรวจสอบได้ว่า ปฏิกริยาเคมี. ตัวอย่างเช่น หากเติมกรดไฮโดรคลอริกลงในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ ปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางจะเกิดขึ้น:
ข้าว. 11.3. ตัวบ่งชี้สากลจะกำหนดค่า pH โดยประมาณ
ข้าว. 11.4. ในการวัดค่า pH ของสารละลายจะใช้อุปกรณ์พิเศษ - เครื่องวัดค่า pH: a - ห้องปฏิบัติการ (เครื่องเขียน); b - แบบพกพา
ในกรณีนี้ สารละลายของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาจะไม่มีสี อย่างไรก็ตาม หากวางอิเล็กโทรดของเครื่องวัดค่า pH ไว้ในสารละลายอัลคาไลเริ่มต้น การทำให้เป็นกลางของด่างด้วยกรดสามารถตัดสินได้จากค่า pH ของสารละลายที่ได้
การใช้ตัวบ่งชี้ค่า pH
การระบุความเป็นกรดของสารละลายมีความสำคัญในทางปฏิบัติอย่างมากในหลาย ๆ ด้านของวิทยาศาสตร์ อุตสาหกรรม และด้านอื่นๆ ของชีวิตมนุษย์
นักสิ่งแวดล้อมมักวัดค่า pH ของน้ำฝน แม่น้ำ และทะเลสาบ ความเป็นกรดของน้ำธรรมชาติที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอาจเป็นผลมาจากมลพิษทางอากาศหรือของเสียที่เข้าสู่แหล่งน้ำ ผู้ประกอบการอุตสาหกรรม(รูปที่ 11.5). การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวทำให้เกิดการตายของพืช ปลา และสัตว์น้ำอื่นๆ
ดัชนีไฮโดรเจนมีความสำคัญมากสำหรับการศึกษาและสังเกตกระบวนการที่เกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิต เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีจำนวนมากเกิดขึ้นในเซลล์ ในการวินิจฉัยทางคลินิก ค่า pH ของเลือดในพลาสมา ปัสสาวะ น้ำย่อย ฯลฯ จะถูกกำหนด (รูปที่ 11.6) ค่า pH ของเลือดปกติอยู่ระหว่าง 7.35 ถึง 7.45 แม้แต่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในค่า pH ของเลือดมนุษย์ทำให้เกิดการเจ็บป่วยที่รุนแรง และที่ pH = 7.1 และต่ำกว่า การเปลี่ยนแปลงที่ไม่สามารถย้อนกลับได้เริ่มต้นขึ้นซึ่งอาจนำไปสู่ความตายได้
สำหรับพืชส่วนใหญ่ ความเป็นกรดของดินมีความสำคัญ ดังนั้นนักปฐพีวิทยาจึงวิเคราะห์ดินล่วงหน้า โดยหาค่า pH ของดิน (รูปที่ 11.7) หากความเป็นกรดสูงเกินไปสำหรับพืชผลบางชนิด ให้ใส่ดินที่มีปูนขาว - เติมชอล์กหรือปูนขาว
ในอุตสาหกรรมอาหาร ด้วยความช่วยเหลือของตัวชี้วัดกรด-เบส การควบคุมคุณภาพอาหารจะดำเนินการ (รูปที่ 11.8) ตัวอย่างเช่น ค่า pH ปกติของนมคือ 6.8 การเบี่ยงเบนจากค่านี้บ่งชี้ว่ามีสิ่งสกปรกหรือความเปรี้ยว
ข้าว. 11.5. อิทธิพลของระดับ pH ของน้ำในแหล่งกักเก็บต่อกิจกรรมที่สำคัญของพืชในนั้น
ค่า pH ของผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางที่เราใช้ในชีวิตประจำวันมีความสำคัญ ค่า pH เฉลี่ยสำหรับผิวมนุษย์คือ 5.5 หากผิวหนังสัมผัสกับผลิตภัณฑ์ที่มีความเป็นกรดแตกต่างจากค่านี้อย่างมาก จะทำให้เกิดการแก่ก่อนวัยของผิว ความเสียหายหรือการอักเสบของผิว สังเกตได้ว่าร้านซักรีดที่ใช้ผ้าธรรมดาซักเป็นเวลานาน สบู่ซักผ้า(pH = 8-10) หรือโซดาล้าง (Na 2 CO 3 , pH = 12-13) ผิวมือก็แห้งแตกมาก ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะใช้ที่แตกต่างกัน เครื่องสำอาง(เจล ครีม แชมพู ฯลฯ) ที่มีค่า pH ใกล้เคียงกับ pH ตามธรรมชาติของผิว
การทดลองในห้องปฏิบัติการครั้งที่ 1-3
อุปกรณ์ : ขาตั้งพร้อมหลอดทดลอง ปิเปต
รีเอเจนต์: น้ำ, กรดไฮโดรคลอริก, สารละลาย NaCl, NaOH, น้ำส้มสายชูบนโต๊ะ, ตัวบ่งชี้สากล (กระดาษละลายหรือตัวบ่งชี้), ผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องสำอาง (เช่น มะนาว, แชมพู, ยาสีฟัน, ผงซักล้าง น้ำอัดลม น้ำผลไม้ เป็นต้น)
ข้อบังคับด้านความปลอดภัย:
สำหรับการทดลอง ให้ใช้รีเอเจนต์จำนวนเล็กน้อย
ระวังอย่าให้รีเอเจนต์โดนผิวหนัง เข้าตา; ในกรณีที่สัมผัสกับสารกัดกร่อน ให้ล้างออกด้วยน้ำปริมาณมาก
การหาปริมาณไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออนในสารละลาย การสร้างค่า pH โดยประมาณของน้ำ สารละลายด่างและกรด
1. เท 1-2 มล. ลงในห้าหลอดทดลอง: ลงในหลอดทดลองหมายเลข 1 - น้ำ, หมายเลข 2 - กรดเปอร์คลอริก, หมายเลข 3 - สารละลายโซเดียมคลอไรด์, หมายเลข 4 - สารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์และหมายเลข 5 - น้ำส้มสายชูบนโต๊ะ .
2. เติมสารละลายอินดิเคเตอร์อเนกประสงค์ 2-3 หยดลงในแต่ละหลอด หรือไม่ใส่กระดาษอินดิเคเตอร์ กำหนด pH ของสารละลายโดยเปรียบเทียบสีของตัวบ่งชี้กับมาตราส่วนอ้างอิง หาข้อสรุปเกี่ยวกับการมีอยู่ของไฮโดรเจนไอออนบวกหรือไฮดรอกไซด์ไอออนในหลอดทดลองแต่ละหลอด เขียนสมการการแตกตัวของสารประกอบเหล่านี้
การทดสอบ pH ของผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องสำอาง
ทดสอบตัวอย่างด้วยตัวบ่งชี้สากล ผลิตภัณฑ์อาหารและผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง ในการศึกษาสารแห้ง เช่น ผงซักฟอก จะต้องละลายในน้ำปริมาณเล็กน้อย (วัตถุแห้ง 1 ไม้พายต่อน้ำ 0.5-1 มิลลิลิตร) กำหนด pH ของสารละลาย หาข้อสรุปเกี่ยวกับความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อมในแต่ละผลิตภัณฑ์ที่ศึกษา
แนวคิดหลัก
คำถามทดสอบ
130. การมีอยู่ของไอออนใดในสารละลายที่กำหนดความเป็นกรดของมัน?
131. ไอออนใดที่พบในสารละลายกรดมากเกินไป? ในด่าง?
132. ตัวบ่งชี้ใดในเชิงปริมาณที่อธิบายความเป็นกรดของสารละลาย?
133. ค่า pH และเนื้อหาของไอออน H+ ในสารละลายคืออะไร: ก) เป็นกลาง; b) เป็นกรดเล็กน้อย c) เป็นด่างเล็กน้อย d) เป็นกรดอย่างแรง จ) เป็นด่างอย่างแรง?
งานสำหรับการเรียนรู้วัสดุ
134. สารละลายที่เป็นน้ำของสารบางชนิดมีสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง ไอออนใดมีมากกว่าในโซลูชันนี้: H + หรือ OH -?
135. หลอดทดลองสองหลอดประกอบด้วยสารละลายของกรดไนเตรตและโพแทสเซียมไนเตรต ตัวบ่งชี้ใดบ้างที่สามารถใช้ระบุหลอดที่มีสารละลายเกลือได้
136. หลอดทดลองสามหลอดประกอบด้วยสารละลายแบเรียมไฮดรอกไซด์ กรดไนเตรต และแคลเซียมไนเตรต จะรู้จักโซลูชันเหล่านี้โดยใช้รีเอเจนต์เดียวได้อย่างไร
137. จากรายการด้านบน ให้เขียนสูตรของสารที่สารละลายมีสภาพแวดล้อมแยกกัน: ก) เป็นกรด; ข) อัลคาไลน์; ค) เป็นกลาง NaCl, HCl, NaOH, HNO 3 , H 3 PO 4 , H 2 SO 4 , Ba(OH) 2 , H 2 S, KNO 3
138. น้ำฝนมี pH = 5.6 สิ่งนี้หมายความว่า? สารใดในอากาศเมื่อละลายในน้ำที่กำหนดความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อม?
139. สื่ออะไร (ที่เป็นกรดหรือด่าง): ก) ในสารละลายแชมพู (pH = 5.5);
b) ในเลือดของคนที่มีสุขภาพดี (pH = 7.4); c) ในน้ำย่อยของมนุษย์ (рН = 1.5); ง) ในน้ำลาย (pH = 7.0)?
140. เป็นส่วนหนึ่งของ ถ่านหินแข็งที่ใช้ในโรงไฟฟ้าพลังความร้อนประกอบด้วยสารประกอบของไนโตรเจนและกำมะถัน การปล่อยผลิตภัณฑ์การเผาไหม้ของถ่านหินสู่ชั้นบรรยากาศนำไปสู่การก่อตัวของฝนกรดที่มีไนเตรตหรือกรดซัลไฟต์จำนวนเล็กน้อย ค่า pH ใดที่เป็นปกติสำหรับน้ำฝนดังกล่าว: มากกว่า 7 หรือน้อยกว่า 7?
141. ค่า pH ของสารละลายกรดแก่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลายหรือไม่? ให้เหตุผลกับคำตอบ
142. เติมสารละลายฟีนอฟทาลีนลงในสารละลายที่มีโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 1 โมล สีของสารละลายนี้จะเปลี่ยนไปหรือไม่หากเติมกรดคลอไรด์ด้วยปริมาณของสาร: ก) 0.5 โมล; b) 1 โมล;
ค) 1.5 โมล?
143. ในหลอดทดลองสามหลอดที่ไม่มีจารึกมีสารละลายโซเดียมซัลเฟต โซเดียมไฮดรอกไซด์ และกรดซัลเฟตไม่มีสี สำหรับสารละลายทั้งหมด วัดค่า pH: ในหลอดแรก - 2.3 ในหลอดที่สอง - 12.6 ในหลอดที่สาม - 6.9 หลอดใดมีสารใดบ้าง
144. นักเรียนซื้อน้ำกลั่นจากร้านขายยา เครื่องวัดค่า pH แสดงให้เห็นว่าค่า pH ของน้ำนี้คือ 6.0 จากนั้นลูกศิษย์ก็ต้มน้ำนี้ไว้นานเติมภาชนะให้เต็ม น้ำร้อนและปิดฝา เมื่อน้ำเย็นลงที่อุณหภูมิห้อง เครื่องวัดค่า pH จะอ่าน 7.0 หลังจากนั้น นักเรียนก็ส่งหลอดผ่านอากาศผ่านน้ำ และเครื่องวัดค่า pH จะแสดงค่า 6.0 อีกครั้ง จะอธิบายผลลัพธ์ของการวัดค่า pH เหล่านี้ได้อย่างไร
145. ทำไมคุณถึงคิดว่าน้ำส้มสายชูสองขวดจากผู้ผลิตเดียวกันอาจมีสารละลายที่มีค่า pH ต่างกันเล็กน้อย
นี่คือเนื้อหาในตำราเรียน
การไฮโดรไลซิสของเกลือ สภาพแวดล้อมของสารละลายในน้ำ: เป็นกรด เป็นกลาง เป็นด่าง
ตามทฤษฎี การแยกตัวด้วยไฟฟ้าในสารละลายที่เป็นน้ำ อนุภาคของตัวถูกละลายจะทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำ ปฏิกิริยาดังกล่าวสามารถนำไปสู่ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส (จากภาษากรีก พลังน้ำ- น้ำ, สลายตัวการสลายตัว, การสลายตัว).
ไฮโดรไลซิสเป็นปฏิกิริยาของการสลายตัวของสารโดยน้ำ
ถูกไฮโดรไลซิส สารต่างๆ: อนินทรีย์ - เกลือ คาร์ไบด์และไฮไดรด์ของโลหะ เฮไลด์ที่ไม่ใช่โลหะ อินทรีย์ - ฮาโลอัลเคน, เอสเทอร์และไขมัน, คาร์โบไฮเดรต, โปรตีน, โพลีนิวคลีโอไทด์
สารละลายเกลือในน้ำมี ความหมายต่างกัน pH และสื่อประเภทต่างๆ - เป็นกรด ($pH 7$), เป็นกลาง ($pH = 7$) เนื่องจากเกลือในสารละลายในน้ำสามารถผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสได้
สาระสำคัญของการไฮโดรไลซิสจะลดลงเป็นปฏิกิริยาเคมีแลกเปลี่ยนของไอออนบวกของเกลือหรือแอนไอออนกับโมเลกุลของน้ำ อันเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันนี้ จะเกิดสารประกอบที่แยกตัวต่ำ (อิเล็กโทรไลต์อ่อน) ขึ้น และในสารละลายเกลือที่เป็นน้ำ จะมีไอออน $H^(+)$ หรือ $OH^(-)$ ส่วนเกินปรากฏขึ้น และสารละลายเกลือจะกลายเป็นกรดหรือด่างตามลำดับ
การจำแนกเกลือ
เกลือใดๆ สามารถคิดได้ว่าเป็นผลจากปฏิกิริยาของเบสกับกรด ตัวอย่างเช่น เกลือ $KClO$ เกิดขึ้นจากเบสที่แข็งแรง $KOH$ และกรดอ่อน $HClO$
ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของเบสและกรด เกลือสี่ประเภทสามารถแยกแยะได้
พิจารณาพฤติกรรมของเกลือ หลากหลายชนิดในสารละลาย
1. เกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดอ่อน
ตัวอย่างเช่น เกลือโพแทสเซียมไซยาไนด์ $KCN$ เกิดขึ้นจากเบสแก่ $KOH$ และกรดอ่อน $HCN$:
$(KOH)↙(\text"strong monoacid base")←KCN→(HCN)↙(\text"กรดโมโนเอซิดอ่อน")$
1) การแตกตัวของโมเลกุลของน้ำแบบย้อนกลับได้เล็กน้อย (อิเล็กโทรไลต์แอมโฟเทอริกที่อ่อนแอมาก) ซึ่งสามารถเขียนด้วยวิธีที่ง่ายขึ้นโดยใช้สมการ
$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-);$
$KCN=K^(+)+CN^(-)$
ไอออน $H^(+)$ และ $CN^(-)$ ที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน โดยจับกับโมเลกุลอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ - กรดไฮโดรไซยานิก $HCN$ ในขณะที่ไฮดรอกไซด์ - $OH^(-)$ ไอออนยังคงอยู่ในสารละลาย ทำให้เป็นด่าง ไฮโดรไลซิสเกิดขึ้นที่ประจุลบ $CN^(-)$
เราเขียนสมการไอออนิกแบบเต็มของกระบวนการต่อเนื่อง (ไฮโดรไลซิส):
$K^(+)+CN^(-)+H_2O(⇄)↖(←)HCN+K^(+)+OH^(-).$
กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้และสมดุลทางเคมีเลื่อนไปทางซ้าย (ในทิศทางของการก่อตัวของสารตั้งต้น) เพราะ น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนกว่ากรดไฮโดรไซยานิกมาก $HCN$
$CN^(-)+H_2O⇄HCN+OH^(-).$
สมการแสดงให้เห็นว่า:
ก) มีไฮดรอกไซด์ไอออนอิสระ $OH^(-)$ ในสารละลาย และความเข้มข้นของไอออนนั้นมากกว่าในน้ำบริสุทธิ์ ดังนั้น สารละลายเกลือที่ $KCN$ มี สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง($pH > 7$);
b) $CN^(-)$ ไอออนมีส่วนร่วมในปฏิกิริยากับน้ำ ซึ่งในกรณีนี้ พวกเขาบอกว่ามี ไฮโดรไลซิสประจุลบ. ตัวอย่างอื่นๆ ของแอนไอออนที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ ได้แก่
พิจารณาการไฮโดรไลซิสของโซเดียมคาร์บอเนต $Na_2CO_3$
$(NaOH)↙(\text"strong monoacid base")←Na_2CO_3→(H_2CO_3)↙(\text"weak dibasic acid")$
เกลือถูกไฮโดรไลซ์ที่ประจุลบ $CO_3^(2-)$
$2Na^(+)+CO_3^(2-)+H_2O(⇄)↖(←)HCO_3^(-)+2Na^(+)+OH^(-).$
$CO_2^(2-)+H_2O⇄HCO_3^(-)+OH^(-).$
ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส - เกลือกรด$NaHCO_3$ และโซเดียมไฮดรอกไซด์ $NaOH$
สภาพแวดล้อมของสารละลายโซเดียมคาร์บอเนตที่เป็นน้ำเป็นด่าง ($pH > 7$) เนื่องจากความเข้มข้นของไอออน $OH^(-)$ เพิ่มขึ้นในสารละลาย เกลือที่เป็นกรด $NaHCO_3$ ยังสามารถผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิส ซึ่งดำเนินไปในระดับที่น้อยมาก และสามารถละเลยได้
เพื่อสรุปสิ่งที่คุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับการไฮโดรไลซิสด้วยไอออน:
ก) ที่ไอออนของเกลือตามกฎแล้วพวกเขาจะไฮโดรไลซ์แบบย้อนกลับได้
b) สมดุลเคมีในปฏิกิริยาดังกล่าวถูกเลื่อนไปทางซ้ายอย่างรุนแรง
c) ปฏิกิริยาของตัวกลางในสารละลายของเกลือที่คล้ายกันคืออัลคาไลน์ ($ рН > 7$);
d) ในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเกลือที่เกิดจากกรด polybasic ที่อ่อนแอจะได้เกลือที่เป็นกรด
2. เกลือเกิดจากกรดแก่และเบสอ่อน
พิจารณาการไฮโดรไลซิสของแอมโมเนียมคลอไรด์ $NH_4Cl$
$(NH_3 H_2O)↙(\text"กรดโมโนเอซิดอ่อน")←NH_4Cl→(HCl)↙(\text"กรดโมโนเบสิกเข้มข้น")$
สองกระบวนการเกิดขึ้นในสารละลายเกลือ:
1) การแตกตัวของโมเลกุลของน้ำแบบย้อนกลับได้เล็กน้อย (อิเล็กโทรไลต์แอมโฟเทอริกที่อ่อนแอมาก) ซึ่งสามารถเขียนในวิธีที่ง่ายขึ้นโดยใช้สมการ:
$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-)$
2) การแยกเกลือออกอย่างสมบูรณ์ (อิเล็กโทรไลต์ที่แรง):
$NH_4Cl=NH_4^(+)+Cl^(-)$
ผลลัพธ์ของไอออน $OH^(-)$ และ $NH_4^(+)$ โต้ตอบกันเพื่อรับ $NH_3 H_2O$ (อิเล็กโทรไลต์อ่อน) ในขณะที่ไอออน $H^(+)$ ยังคงอยู่ในสารละลาย ทำให้เกิด สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดส่วนใหญ่
สมการไฮโดรไลซิสเต็มไอออน:
$NH_4^(+)+Cl^(-)+H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+Cl^(-)NH_3 H_2O$
กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้ สมดุลเคมีจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของสารตั้งต้นเพราะ น้ำ $Н_2О$ เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนกว่าแอมโมเนียไฮเดรต $NH_3·H_2O$ มาก
สมการไฮโดรไลซิสไอออนิกแบบย่อ:
$NH_4^(+)+H_2O⇄H^(+)+NH_3 H_2O.$
สมการแสดงให้เห็นว่า:
ก) มีไฮโดรเจนไอออนอิสระ $H^(+)$ ในสารละลาย และความเข้มข้นของไอออนนั้นมากกว่าในน้ำบริสุทธิ์ ดังนั้น สารละลายเกลือจึงมี สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด($pH
b) แอมโมเนียมไอออนบวก $NH_4^(+)$ มีส่วนร่วมในปฏิกิริยากับน้ำ ในกรณีที่พวกเขาบอกว่ามันกำลังมา การไฮโดรไลซิสของไอออนบวก
ไอออนบวกหลายประจุยังสามารถมีส่วนร่วมในปฏิกิริยากับน้ำ: สองนัด$M^(2+)$ (เช่น $Ni^(2+), Cu^(2+), Zn^(2+)…$) ยกเว้นไอออนบวกของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท สามนัด$M^(3+)$ (เช่น $Fe^(3+), Al^(3+), Cr^(3+)…$)
ให้เราพิจารณาไฮโดรไลซิสของนิกเกิลไนเตรต $Ni(NO_3)_2$
$(Ni(OH)_2)↙(\text"weak diacid base")←Ni(NO_3)_2→(HNO_3)↙(\text"strong monobasic acid")$
เกลือถูกไฮโดรไลซ์ที่ไอออนบวก $Ni^(2+)$
สมการไฮโดรไลซิสเต็มไอออน:
$Ni^(2+)+2NO_3^(-)+H_2O(⇄)↖(←)NiOH^(+)+2NO_3^(-)+H^(+)$
สมการไฮโดรไลซิสไอออนิกแบบย่อ:
$Ni^(2+)+H_2O⇄NiOH^(+)+H^(+).$
ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส - เกลือพื้นฐาน$NiOHNO_3$ และกรดไนตริก $HNO_3$
ตัวกลางของสารละลายนิกเกิลไนเตรตในน้ำมีสภาพเป็นกรด ($ pH
การไฮโดรไลซิสของเกลือ $NiOHNO_3$ ดำเนินไปในระดับที่น้อยกว่ามากและสามารถละเลยได้
เพื่อสรุปสิ่งที่คุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับการไฮโดรไลซิสของไอออนบวก:
ก) โดยไอออนบวกของเกลือตามกฎแล้วพวกมันจะถูกไฮโดรไลซ์ย้อนกลับได้
b) สมดุลเคมีของปฏิกิริยาถูกเลื่อนไปทางซ้ายอย่างรุนแรง
c) ปฏิกิริยาของตัวกลางในสารละลายของเกลือดังกล่าวมีความเป็นกรด ($ pH
d) ในระหว่างการไฮโดรไลซิสของเกลือที่เกิดจากเบสโพลิแอซิดที่อ่อนแอจะได้เกลือพื้นฐาน
3. เกลือเกิดจากเบสอ่อนและกรดอ่อน
เห็นได้ชัดว่าเกลือดังกล่าวได้รับการไฮโดรไลซิสทั้งที่ไอออนบวกและไอออนลบ
ไอออนบวกฐานอ่อนจับไอออน $OH^(-)$ จากโมเลกุลของน้ำ ก่อตัวขึ้น ฐานอ่อนแอ; ไอออนของกรดอ่อนจับไอออน $H^(+)$ จากโมเลกุลของน้ำ ก่อตัวขึ้น กรดอ่อน. ปฏิกิริยาของสารละลายของเกลือเหล่านี้สามารถเป็นกลาง เป็นกรดเล็กน้อยหรือเป็นด่างเล็กน้อย ขึ้นอยู่กับค่าคงที่การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์อ่อนสองตัว - กรดและเบสซึ่งเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิส
ตัวอย่างเช่น พิจารณาการไฮโดรไลซิสของเกลือสองชนิด: แอมโมเนียมอะซิเตท $NH_4(CH_3COO)$ และรูปแบบแอมโมเนียม $NH_4(HCOO)$:
1) $(NH_3 H_2O)↙(\text"กรด monoacid อ่อน")←NH_4(CH_3COO)→(CH_3COOH)↙(\text"กรด monobasic แรง");$
2) $(NH_3 H_2O)↙(\text"กรดโมโนเบสอ่อน")←NH_4(HCOO)→(HCOOH)↙(\text"กรดโมโนเบสิกอ่อน")$
ในสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือเหล่านี้ ไอออนบวกฐานอ่อน $NH_4^(+)$ ทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออน $OH^(-)$ (จำได้ว่าน้ำแยกตัว $H_2O⇄H^(+)+OH^(-)$) และกรดอ่อนของแอนไอออน $CH_3COO^(-)$ และ $HCOO^(-)$ ทำปฏิกิริยากับไอออนบวก $Н^(+)$ เพื่อสร้างโมเลกุลของกรดอ่อน — อะซิติก $CH_3COOH$ และก่อรูป $HCOOH$
มาเขียนกันเถอะ สมการไอออนิกไฮโดรไลซิส:
1) $CH_3COO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄CH_3COOH+NH_3 H_2O;$
2) $HCOO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3 H_2O+HCOOH.$
ในกรณีเหล่านี้ การไฮโดรไลซิสสามารถย้อนกลับได้ แต่ดุลยภาพจะเปลี่ยนไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส—อิเล็กโทรไลต์อ่อนสองตัว
ในกรณีแรก สารละลายเป็นกลาง ($рН = 7$) เนื่องจาก $K_D(CH_3COOH)=K+D(NH_3 H_2O)=1.8 10^(-5)$ ในกรณีที่สอง ตัวกลางของสารละลายมีสภาพเป็นกรดเล็กน้อย ($pH
ดังที่คุณสังเกตเห็นแล้ว การไฮโดรไลซิสของเกลือส่วนใหญ่เป็นกระบวนการที่ย้อนกลับได้ ในสภาวะสมดุลทางเคมี เกลือเพียงบางส่วนเท่านั้นที่ถูกไฮโดรไลซ์ อย่างไรก็ตาม เกลือบางชนิดถูกย่อยสลายโดยน้ำอย่างสมบูรณ์ กล่าวคือ ไฮโดรไลซิสของพวกมันเป็นกระบวนการที่ย้อนกลับไม่ได้
ในตาราง "ความสามารถในการละลายของกรด เบส และเกลือในน้ำ" คุณจะพบหมายเหตุ: "สลายตัวในสภาพแวดล้อมทางน้ำ" - ซึ่งหมายความว่าเกลือดังกล่าวได้รับการไฮโดรไลซิสที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ตัวอย่างเช่น อะลูมิเนียมซัลไฟด์ $Al_2S_3$ ในน้ำผ่านการไฮโดรไลซิสที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ เนื่องจากไอออน $H^(+)$ ที่ปรากฏในระหว่างการไฮโดรไลซิสที่ไอออนบวกจะถูกจับโดยไอออน $OH^(-)$ ที่เกิดขึ้นระหว่างการไฮโดรไลซิสที่ประจุลบ สิ่งนี้ช่วยเพิ่มการไฮโดรไลซิสและนำไปสู่การก่อตัวของอะลูมิเนียมไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำและก๊าซไฮโดรเจนซัลไฟด์:
$Al_2S_3+6H_2O=2Al(OH)_3↓+3H_2S$
ดังนั้น อะลูมิเนียมซัลไฟด์ $Al_2S_3$ จึงไม่สามารถรับได้โดยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนระหว่างสารละลายในน้ำของเกลือสองชนิด เช่น อะลูมิเนียมคลอไรด์ $AlCl_3$ และโซเดียมซัลไฟด์ $Na_2S$
กรณีอื่นๆ ของการไฮโดรไลซิสที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ก็เป็นไปได้เช่นกัน ซึ่งคาดเดาได้ไม่ยาก เพราะสำหรับกระบวนการที่ย้อนกลับไม่ได้ จำเป็นต้องมีผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสอย่างน้อยหนึ่งผลิตภัณฑ์ออกจากทรงกลมของปฏิกิริยา
เพื่อสรุปสิ่งที่คุณได้เรียนรู้เกี่ยวกับการไฮโดรไลซิสของไอออนบวกและประจุลบ:
ก) ถ้าเกลือถูกไฮโดรไลซ์ทั้งโดยไอออนบวกและประจุลบ สมดุลทางเคมีในปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสจะเลื่อนไปทางขวา
b) ปฏิกิริยาของตัวกลางนั้นเป็นกลางหรือเป็นกรดเล็กน้อยหรือเป็นด่างเล็กน้อยซึ่งขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของค่าคงที่การแยกตัวของเบสและกรดที่เกิดขึ้น
c) เกลือสามารถถูกไฮโดรไลซ์โดยทั้งประจุบวกและประจุลบอย่างไม่สามารถย้อนกลับได้ หากผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสอย่างน้อยหนึ่งผลิตภัณฑ์ออกจากทรงกลมของปฏิกิริยา
4. เกลือที่เกิดจากเบสแก่และกรดแก่จะไม่ถูกไฮโดรไลซิส
เห็นได้ชัดว่าคุณได้ข้อสรุปนี้ด้วยตัวเอง
พิจารณาพฤติกรรมของ $KCl$ ในสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์
$(KOH)↙(\text"strong monoacid base")←KCl→(HCl)↙(\text"กรดโมโนเบสิกที่แรง")$
เกลือในสารละลายที่เป็นน้ำจะแยกตัวออกเป็นไอออน ($KCl=K^(+)+Cl^(-)$) แต่เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนจะก่อตัวขึ้นไม่ได้ สารละลายเป็นกลาง ($рН=7$) เนื่องจาก ความเข้มข้นของไอออน $H^(+)$ และ $OH^(-)$ ในสารละลายจะเท่ากัน เช่นเดียวกับในน้ำบริสุทธิ์
ตัวอย่างอื่นๆ ของเกลือดังกล่าวอาจเป็นเฮไลด์ของโลหะอัลคาไล, ไนเตรต, เปอร์คลอเรต, ซัลเฟต, โครเมตและไดโครเมต, เฮไลด์ของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ท (นอกเหนือจากฟลูออไรด์), ไนเตรตและเปอร์คลอเรต
นอกจากนี้ ควรสังเกตด้วยว่าปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสแบบย้อนกลับได้นั้นอยู่ภายใต้หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์อย่างสมบูรณ์ นั่นเป็นเหตุผลที่ สามารถเพิ่มการย่อยด้วยเกลือได้(และแม้กระทั่งทำให้ไม่สามารถย้อนกลับได้) ด้วยวิธีต่อไปนี้:
ก) เติมน้ำ (ลดความเข้มข้น);
b) ให้ความร้อนแก่สารละลาย ซึ่งจะเป็นการเพิ่มการแยกตัวดูดความร้อนของน้ำ:
$H_2O⇄H^(+)+OH^(-)-57$ กิโลจูล,
ซึ่งหมายความว่าปริมาณ $H^(+)$ และ $OH^(-)$ ซึ่งจำเป็นสำหรับการไฮโดรไลซิสของเกลือเพิ่มขึ้น
ค) ผูกมัดผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสอย่างใดอย่างหนึ่งลงในสารประกอบที่ละลายได้เพียงเล็กน้อยหรือนำผลิตภัณฑ์ตัวใดตัวหนึ่งออกจากเฟสของแก๊ส ตัวอย่างเช่น การไฮโดรไลซิสของแอมโมเนียมไซยาไนด์ $NH_4CN$ จะเพิ่มขึ้นอย่างมากโดยการสลายตัวของแอมโมเนียไฮเดรตด้วยการก่อตัวของแอมโมเนีย $NH_3$ และน้ำ $H_2O$:
$NH_4^(+)+CN^(-)+H_2O⇄NH_3 H_2O+HCN.$
$NH_3()↖(⇄)H_2$
ไฮโดรไลซิสของเกลือ
ตำนาน:
สามารถยับยั้งการไฮโดรไลซิสได้ (ลดปริมาณเกลือที่ทำการไฮโดรไลซิสลงอย่างมีนัยสำคัญ) โดยดำเนินการดังนี้
ก) เพิ่มความเข้มข้นของตัวถูกละลาย;
b) ทำให้สารละลายเย็นลง (เพื่อทำให้ไฮโดรไลซิสอ่อนลง ควรเก็บสารละลายเกลือไว้อย่างเข้มข้นและที่อุณหภูมิต่ำ)
c) แนะนำผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสหนึ่งในสารละลาย ตัวอย่างเช่น ทำให้สารละลายเป็นกรดหากตัวกลางเป็นกรดเนื่องจากการไฮโดรไลซิส หรือทำให้เป็นด่างหากเป็นด่าง
ความสำคัญของการไฮโดรไลซิส
การไฮโดรไลซิสของเกลือมีความสำคัญทั้งในทางปฏิบัติและทางชีววิทยา ตั้งแต่สมัยโบราณขี้เถ้าถูกใช้เป็นผงซักฟอก เถ้าประกอบด้วยโพแทสเซียมคาร์บอเนต $K_2CO_3$ ซึ่งถูกไฮโดรไลซ์เป็นประจุลบในน้ำ สารละลายในน้ำจะกลายเป็นสบู่เนื่องจากไอออน $OH^(-)$ เกิดขึ้นในระหว่างการไฮโดรไลซิส
ปัจจุบันเราใช้สบู่ ผงซักฟอก และสารซักฟอกอื่นๆ ในชีวิตประจำวัน ส่วนประกอบหลักของสบู่คือเกลือโซเดียมและโพแทสเซียมของกรดคาร์บอกซิลิกที่มีไขมันสูง ได้แก่ สเตียเรต, ปาล์มมิเทตซึ่งถูกไฮโดรไลซ์
การไฮโดรไลซิสของโซเดียมสเตียเรต $C_(17)H_(35)COONa$ แสดงโดยสมการไอออนิกต่อไปนี้:
$C_(17)H_(35)COO^(-)+H_2O⇄C_(17)H_(35)COOH+OH^(-)$,
เหล่านั้น. สารละลายมีความเป็นด่างเล็กน้อย
ในองค์ประกอบของผงซักฟอกและอื่นๆ ผงซักฟอกเกลือของกรดอนินทรีย์ (ฟอสเฟต คาร์บอเนต) ถูกนำมาใช้เป็นพิเศษ ซึ่งช่วยเพิ่มผลการซักโดยการเพิ่มค่า pH ของตัวกลาง
เกลือที่สร้างสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างที่จำเป็นของสารละลายนั้นมีอยู่ในผู้พัฒนาการถ่ายภาพ เหล่านี้คือโซเดียมคาร์บอเนต $Na_2CO_3$ โพแทสเซียมคาร์บอเนต $K_2CO_3$ บอแรกซ์ $Na_2B_4O_7$ และเกลืออื่น ๆ ที่ถูกไฮโดรไลซ์โดยประจุลบ
หากความเป็นกรดของดินไม่เพียงพอพืชจะเกิดโรค - คลอโรซิส อาการของมันคือใบเหลืองหรือขาวขึ้นช้าในการเจริญเติบโตและการพัฒนา หาก $pH_(ดิน) > 7.5$ แอมโมเนียมซัลเฟต $(NH_4)_2SO_4$ จะถูกเติมเข้าไป ซึ่งช่วยเพิ่มความเป็นกรดเนื่องจากการไฮโดรไลซิสโดยไอออนบวกที่ส่งผ่านในดิน:
$NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3 H_2O$
บทบาททางชีวภาพของการไฮโดรไลซิสของเกลือบางชนิดที่ประกอบเป็นร่างกายของเรานั้นมีค่ามาก ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบของเลือดประกอบด้วยเกลือไบคาร์บอเนตและโซเดียมไฮโดรเจนฟอสเฟต บทบาทของพวกเขาคือการรักษาปฏิกิริยาบางอย่างของสิ่งแวดล้อม สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในสมดุลของกระบวนการไฮโดรไลซิส:
$HCO_3^(-)+H_2O⇄H_2CO_3+OH^(-)$
$HPO_4^(2-)+H_2O⇄H_2PO_4^(-)+OH^(-)$
หากมีไอออน $H^(+)$ ในเลือดมากเกินไป ก็จะจับกับไฮดรอกไซด์ไอออน $OH^(-)$ และสมดุลจะเปลี่ยนไปทางขวา ด้วยไฮดรอกไซด์ไอออน $OH^(-)$ ที่มากเกินไป ดุลยภาพจะเลื่อนไปทางซ้าย ด้วยเหตุนี้ความเป็นกรดของเลือดของคนที่มีสุขภาพดีจึงผันผวนเล็กน้อย
อีกตัวอย่างหนึ่ง: น้ำลายของมนุษย์ประกอบด้วยไอออน $HPO_4^(2-)$ ต้องขอบคุณพวกเขา ทำให้สภาพแวดล้อมบางอย่างยังคงอยู่ในช่องปาก ($рН=7-7.5$)
บทเรียนที่ดำเนินการโดยใช้สมุดบันทึกสำหรับการปฏิบัติงานจริงโดย I.I. Novoshinsky, N.S. Novoshinskaya ถึงหนังสือเรียนวิชาเคมีเกรด 8 ใน MOU "โรงเรียนมัธยมหมายเลข 11" ใน Severodvinsk, Arkhangelsk Region โดยอาจารย์วิชาเคมี O.A. Olkina ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 (ในแบบคู่ขนาน ).
จุดประสงค์ของบทเรียน: การก่อตัว การรวมกลุ่ม และการควบคุมความสามารถของนักเรียนในการกำหนดปฏิกิริยาของสภาพแวดล้อมของการแก้ปัญหาโดยใช้ตัวชี้วัดต่างๆ รวมถึงตัวชี้วัดที่เป็นธรรมชาติ โดยใช้สมุดบันทึกสำหรับการปฏิบัติงานโดย I.I. Novoshinsky, N.S. Novoshinskaya ต่อหนังสือเรียนวิชาเคมีเกรด 8 .
วัตถุประสงค์ของบทเรียน:
- เกี่ยวกับการศึกษา. เข็มหมุด แนวคิดดังต่อไปนี้ตัวชี้วัด, ปฏิกิริยาของสื่อ (ประเภท), ค่า pH, สารกรอง, การกรองตามงาน ฝึกงาน. เพื่อตรวจสอบความรู้ของนักเรียนซึ่งสะท้อนความสัมพันธ์ "สารละลายของสาร (สูตร) - ค่า pH (ค่าตัวเลข) - ปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อม" บอกนักเรียนเกี่ยวกับวิธีการลดความเป็นกรดของดินในภูมิภาค Arkhangelsk
- กำลังพัฒนา ส่งเสริมการพัฒนา การคิดอย่างมีตรรกะนักเรียนขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้จากการปฏิบัติงานจริงภาพรวมตลอดจนความสามารถในการสรุป ยืนยันกฎ: การปฏิบัติพิสูจน์ทฤษฎีหรือหักล้างมัน เพื่อดำเนินการสร้างคุณสมบัติด้านสุนทรียะของบุคลิกภาพของนักเรียนต่อไปบนพื้นฐานของการแก้ปัญหาที่หลากหลายที่นำเสนอตลอดจนเพื่อสนับสนุนความสนใจของเด็ก ๆ ในหัวข้อ "เคมี" ที่กำลังศึกษาอยู่
- บำรุง. พัฒนาทักษะของนักเรียนต่อไปเพื่อปฏิบัติงานจริง ปฏิบัติตามกฎคุ้มครองแรงงานและความปลอดภัย รวมถึงดำเนินการกรองและให้ความร้อนอย่างถูกต้อง
การปฏิบัติงานหมายเลข 6 "การหาค่า pH ของตัวกลาง"
จุดประสงค์สำหรับนักเรียน: เรียนรู้ที่จะกำหนดปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมของสารละลายของวัตถุต่างๆ (กรด ด่าง เกลือ สารละลายในดิน สารละลายบางชนิด และน้ำผลไม้) ตลอดจนศึกษาวัตถุพืชที่เป็นตัวบ่งชี้ทางธรรมชาติ
อุปกรณ์และน้ำยา: ชั้นวางหลอดทดลอง, ไม้ก๊อก, ก้านแก้ว, ชั้นวางแหวน, กระดาษกรอง, กรรไกร, กรวยเคมี, บีกเกอร์, ครกและสากพอร์ซเลน, ขูดละเอียด, ทรายสะอาด, กระดาษบ่งชี้สากล, สารละลายทดสอบ, ดิน, น้ำต้มสุก, ผลไม้ , ผลเบอร์รี่และวัสดุจากพืชอื่น ๆ , สารละลายของโซเดียมไฮดรอกไซด์และกรดซัลฟิวริก, โซเดียมคลอไรด์
ระหว่างเรียน
พวก! เราได้ทำความคุ้นเคยกับแนวคิดดังกล่าวแล้ว เช่น ปฏิกิริยาของตัวกลางของสารละลายที่เป็นน้ำ เช่นเดียวกับตัวชี้วัด
คุณทราบปฏิกิริยาประเภทใดในสภาพแวดล้อมของสารละลายที่เป็นน้ำ
- เป็นกลาง ด่าง และกรด
ตัวชี้วัดคืออะไร?
- สารที่คุณสามารถกำหนดปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมได้
คุณรู้ตัวชี้วัดอะไรบ้าง?
- ในสารละลาย: ฟีนอฟทาลีน, สารสีน้ำเงิน, เมทิลออเรนจ์
- แบบแห้ง: กระดาษอินดิเคเตอร์อเนกประสงค์, กระดาษลิตมัส, กระดาษเมทิลออเรนจ์
จะกำหนดปฏิกิริยาของสารละลายในน้ำได้อย่างไร?
- เปียกและแห้ง.
ค่า pH ของสิ่งแวดล้อมคืออะไร?
- ค่า pH ของไฮโดรเจนไอออนในสารละลาย (pH=– lg )
จำได้ไหมว่านักวิทยาศาสตร์คนใดแนะนำแนวคิดเรื่องค่า pH ของสิ่งแวดล้อม
- นักเคมีชาวเดนมาร์ก Sorensen
ทำได้ดี!!! ตอนนี้เปิดสมุดบันทึกสำหรับการทำงานจริงใน p.21 และอ่านงานหมายเลข 1
งานหมายเลข 1 กำหนด pH ของสารละลายโดยใช้ตัวบ่งชี้สากล
จำกฎเมื่อทำงานกับกรดและด่าง!
เสร็จสิ้นการทดสอบจากภารกิจที่ 1
ทำการสรุป ดังนั้น หากสารละลายมี pH = 7 ตัวกลางจะเป็นกลาง ที่ pH< 7 среда кислотная, при pH >7 สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง
งานหมายเลข 2 รับสารละลายดินและกำหนด pH โดยใช้ตัวบ่งชี้สากล
อ่านงานในหน้า 21-หน้า 22 ทำงานให้เสร็จตามแผน ใส่ผลลัพธ์ลงในตาราง
จำกฎความปลอดภัยเมื่อทำงานกับ เครื่องทำความร้อน(แอลกอฮอล์).
การกรองคืออะไร?
- กระบวนการแยกส่วนผสมซึ่งขึ้นอยู่กับปริมาณงานที่แตกต่างกันของวัสดุที่มีรูพรุน - ตัวกรองที่เกี่ยวข้องกับอนุภาคที่ประกอบเป็นส่วนผสม
ตัวกรองคืออะไร?
- เป็นสารละลายใสที่ได้จากการกรอง
นำเสนอผลลัพธ์ในรูปแบบของตาราง
ปฏิกิริยาของตัวกลางในการแก้ปัญหาดินคืออะไร?
- เปรี้ยว
ต้องทำอะไรเพื่อปรับปรุงคุณภาพดินในภูมิภาคของเรา?
- CaCO 3 + H 2 O + CO 2 \u003d Ca (HCO 3) 2
การใช้ปุ๋ยที่มีปฏิกิริยาเป็นด่างของสิ่งแวดล้อม: หินปูนบดและแร่ธาตุคาร์บอเนตอื่นๆ: ชอล์ก โดโลไมต์ ในเขต Pinezhsky ของภูมิภาค Arkhangelsk มีแหล่งแร่เช่นหินปูนใกล้ถ้ำ karst ดังนั้นจึงมีให้
ทำการสรุป ปฏิกิริยาของสิ่งแวดล้อมของสารละลายในดิน pH=4 มีสภาพเป็นกรดเล็กน้อย ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใส่ปูนเพื่อปรับปรุงคุณภาพของดิน
งานหมายเลข 3 กำหนด pH ของสารละลายและน้ำผลไม้บางชนิดโดยใช้ตัวบ่งชี้สากล
อ่านงานในหน้า 22 ทำงานให้เสร็จตามอัลกอริธึมใส่ผลลัพธ์ลงในตาราง
แหล่งน้ำ |
แหล่งน้ำ |
||
มันฝรั่ง |
กาวซิลิเกต |
||
กะหล่ำปลีสด |
น้ำส้มสายชูบนโต๊ะ |
||
กะหล่ำปลีดอง |
ดื่มโซดาโซลูชั่น |
||
ส้ม |
|||
บีทรูทสด |
|||
หัวผักกาดต้ม |
ทำการสรุป ดังนั้น วัตถุธรรมชาติที่แตกต่างกันจึงมีค่า pH ต่างกัน: pH 1?7 – สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (มะนาว, แครนเบอร์รี่, ส้ม, มะเขือเทศ, หัวบีท, กีวี, แอปเปิ้ล, กล้วย, ชา, มันฝรั่ง, กะหล่ำปลีดอง, กาแฟ, กาวซิลิเกต)
สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง pH 7-14 (กะหล่ำปลีสด, สารละลายเบกกิ้งโซดา)
pH = 7 เป็นกลาง (ลูกพลับ, แตงกวา, นม)
งานหมายเลข 4 ศึกษาตัวชี้วัดผัก
วัตถุพืชชนิดใดที่สามารถทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ได้?
- ผลเบอร์รี่: น้ำผลไม้, กลีบดอกไม้: สารสกัด, น้ำผัก: พืชราก, ใบ
- สารที่สามารถเปลี่ยนสีของสารละลายในสภาพแวดล้อมต่างๆ
อ่านงานในหน้า 23 และทำตามแผน
บันทึกผลลัพธ์ลงในตาราง
วัสดุปลูก (ตัวชี้วัดธรรมชาติ) |
สีของสารละลายอินดิเคเตอร์ธรรมชาติ |
||
สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด |
สีธรรมชาติของสารละลาย (ตัวกลางเป็นกลาง) |
สภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง |
|
น้ำแครนเบอร์รี่) |
สีม่วง |
||
สตรอเบอร์รี่ (น้ำผลไม้) |
ส้ม |
พีชชมพู |
|
บลูเบอร์รี่ (น้ำผลไม้) |
ม่วงแดง |
ฟ้า-ม่วง |
|
แบล็คเคอแรนท์ (น้ำผลไม้) |
ม่วงแดง |
ฟ้า-ม่วง |
|
ทำการสรุป ดังนั้นขึ้นอยู่กับค่า pH ของสื่อ ตัวชี้วัดตามธรรมชาติ: แครนเบอร์รี่ (น้ำผลไม้), สตรอเบอร์รี่ (น้ำผลไม้), บลูเบอร์รี่ (น้ำผลไม้), ลูกเกดดำ (น้ำผลไม้) ได้รับ สีตามนี้: ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด - สีแดงและ สีส้ม, สีกลาง - แดง, สีพีช - ชมพูและม่วง, ใน สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างจากสีชมพูไปจนถึงสีม่วงอมฟ้าเป็นสีม่วง
ดังนั้น ความเข้มของสีของตัวบ่งชี้ตามธรรมชาติสามารถตัดสินได้จากปฏิกิริยาของตัวกลางของสารละลายเฉพาะ
จัดระเบียบพื้นที่ทำงานของคุณเมื่อคุณทำเสร็จแล้ว
พวก! วันนี้เป็นบทเรียนที่ไม่ธรรมดา! ชอบไหม! ข้อมูลที่เรียนรู้ในบทเรียนนี้สามารถใช้ในชีวิตประจำวันได้หรือไม่?
ตอนนี้ทำงานที่ได้รับในสมุดบันทึกฝึกหัดของคุณให้เสร็จ
งานสำหรับการควบคุม แจกจ่ายสารที่มีสูตรด้านล่างออกเป็นกลุ่มตามค่า pH ของสารละลาย: HCl, H 2 O, H 2 SO 4, Ca (OH) 2, NaCl, NaOH, KNO 3, H 3 PO 4, KOH
pH 17 - ปานกลาง (กรด) มีสารละลาย (HCl, H 3 PO 4, H 2 SO 4)
pH 714 ตัวกลาง (อัลคาไลน์) มีสารละลาย (Ca (OH) 2, KOH, NaOH)
pH = 7 ตัวกลาง (เป็นกลาง) มีสารละลาย (NaCl, H 2 O, KNO 3)
การประเมินผลการทำงาน _______________
