Реакция нейтрализации

Важнейшим химическим свойством основных и кислотных гидроксидов является их взаимодействие их между собой с образованием солей (реакция нейтрализации, или солеобразования), например:
Ca(OH)₂ +H₂SO₄ =CaSO₄ +2H₂O
Ca(OH)₂ +2H₂SO₄ =Ca(HSO₄)₂ +2H₂O
2Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = Ca₂SO₄(OH)₂ + 2H₂O

57.Кислоты (кислотные гидроксиды) – электролиты, при диссоциации которых в качестве ка­тионов образуются только катионы водорода Н⁺ (точнее, ионы гидроксония Н₃О⁺):

НСl = Н⁺ + Сl^–.

Кислоты можно разделить на бескислородные (НСl, НВr, HCN, H₂S) и кислородсодержащие (HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄).

Кроме того кислоты различаются основностью.

Основность кислоты определяется числом катионов водо­рода, которые образуются при диссоциации. Многоосновные слабые ки­слоты диссоциируют ступенчато. Например: H₂CO₃ D H⁺ + HCO^–₃, HCO^–₃ D Н⁺ + СО^2–₃.

Названия кислородсодержащих кислот, в которых центральный ато­м находится в высшей степени окисления, образуются от названия этого элемента с добавлением суффикса -н (-ов или -ев) и окончания -ая. Например, HNO₃ азот-н-ая кислота, H₃AsO₄ мышьяк-ов-ая кислота, Н₂SiO₃ — кремни-ев-ая кислота. При меньшей степени окисления центрального атома названия ки­слот образуются с суффиксом -ист. Например, HNO₂ — азот-ист-ая кислота, H₂SO₃ — серн-ист-ая кислота.

В названиях бескислородных кислот к наименованию элемента добав­ляют слово «водородная». Например: HCl – хлороводородная, H₂S – сероводород­ная

Получение кислот.

1. Кислотный оксид + вода = кислота

Р₂О₅ + ЗН₂О = 2Н₃РО₄,

2. Обменные реакции соли с кислотой

Са₃(РО₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaSO₄$ + 2Н₃РО₄.

Химические свойства кислот.

В растворах кислот индикаторы меняют свою окраску, лак­мус стано­вится красным, метиловый оранжевый — розовым. Им присущи следующие свойства.

1. Кислоты взаимодействуют с металлами, стоящими левее водорода в ряду стандартных электродных потенциалов. Водород не выделяется при взаимодействии металлов с азотной и концентриро­ванной серной кислотами.

Металл + кислота = соль + водород 2А1 + 3H₂SO₄ (разбавл.) = A1₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

2. Кислоты реагируют с основаниями и основными оксидами: H₂SO₄ + Mg(OH)₂ = MgSO₄ + 2Н₂О, 2HNO₃ + CaO = Ca(NO₃)₂ + Н₂О.

3. При взаимодействии кислот с солями могут образовывать­ся новые соль и кислота: H₂SO₄ + ВаС1₂ = BaSO₄ ↓ +2НС1.

Сильные кислоты вытесняют слабые из их солей: 2НС1 + СаСО₃= СаС1₂ + CO₂ +H₂O

Соли – сложные вещества, при диссоциации которых в водном растворе образуются катионы металлов (или ион аммония) и анионы кислотных остатков. Соли делят на средние, кислые и основные.

Средние соли при диссоциации дают только катионы металла (или NН₄⁺) и анионы кислотного остатка: Na₂SO₄ D 2Na⁺ + SO₄^2–

Их можно рассматривать как продукт реакции нейтрализации между основаниями и кислотами, взятыми в эквивалентных количествах.

Средние соли могут быть получены многими способами. Например:

- при взаимодействии амфотерного или основного оксида с кислотой: CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + Н₂О,

- при взаимодействии основного и кислотного оксидов: СаО + СО₂ = СаСО₃,

- при взаимодействии кислотного оксида с щёлочью: Р₂О₅ + 6NaOH = 2Na₃PO₄ + ЗН₂О,

-непосредственно при взаимодействии простых веществ: 2Na + Cl₂ =2NaCl

- при взаимодействии двух растворимых в воде солей обра­зуются две новые соли, одна из которых должна выпадать в осадок:

Ba(NO₃)₂ + K₂SO₄ = 2KNO₃ + BaSO₄↓

- при реакции активного металла с солью менее активного металла. Ис­ходная соль должна быть растворимой в воде, а металл находиться в ряду стандартных электродных потенциалов левее вытесняемого из соли металла: Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Сu.

- при взаимодействии основания с кислотой, а так же амфотерного гидро­ксида как с основанием так и с кислотой:

Zn(OH)₂+2HCl = ZnCl₂+2H₂O H₂ZnO₂+2NaOH = Na₂ZnO₂+2H₂O (сплавление)

- при растворении металлов в кислотах (окислительно-восстанови­тельные реакции): Mg+ H₂SO₄ (разб.)DMgSO₄ +H₂↑

4Mg+ 5H₂SO₄ (конц.)D 4MgSO₄ +H₂S+4H₂O

- при взаимодействии кислых и основных солей соответственно с щело­чами и кислотами NaHSO₃ + NaOH = Na₂SO₃ + H₂O,

Ca(H₂PO₄)₂ + 2Ca(OH)₂ = Ca₃(PO₄)₂ + 4H₂O, (CuOH)₂SO₄ + H₂SO₄ = 2CuSO₄ + 2Н₂О.

Кислые соли при диссоциации дают только катионы металла (или NН₄⁺) и анионы кислотного остатка, в состав которого входит водород:

NaНСO₃ D Na⁺ + НСO₃^–

Кислые соли продукт неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла. Их образуют только многоосновные кислоты.

Названия кислых солей образуются добавлением к названию аниона приставки гидро-, указывающей на наличие атомов водорода в кислотном ос­татке, а при необходимости с соответ­ствующими числительными:

NaHSO₃ D Na⁺ + HSO₃^–; К₂НРО₄ D 2К⁺ + НРО₄^2–; Ва(Н₂РO₄)₂D Ва²⁺ + Н₂РО₄^–.

Получение кислых солей. 1. Кислота + основание (недостаток) = кислая соль: 2H₂CO₃ + Ca(OH)₂ = 2H₂O + Ca(HCO₃)₂

2. Средняя соль + кислота = кислая соль: Са₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ = 3Са(H₂PO₄)₂.

Основные соли – продукт неполного замещения гидроксильных групп многокислотного основания на кислотные остатки. Основные соли при диссоциации образуют анионы кислотного остатка и катионы, в состав которых кроме катионов металла входят гидроксо-группы: (CrOH)Cl₂ D (CrOH)⁺ + 2Cl^–.

Наличие гидроксид-ионов в составе основной соли обозна­чается при­ставкой гидроксо- перед названием катиона:

(СuОН)₂СО₃ D 2(СuОН)^– + СО₃^2–; А1(ОН)₂С1D 2А1(ОН)₂⁺ + С1–.

Получение основных солей. 1. Oснование (избыток) + кислота = основная соль:

Fe(OH)₃ + HCl(недостаток) = Fe(OH)₂Cl + H₂O; Fe(OH)₂Cl D Fe(OH)₂⁺ Cl^–.

2Al(OH)₃+H₂SO₄ = 2H₂O + [Al(OH)₂]₂SO₄; [Al(OH)₂]₂SO₄ D 2[Al(OH)₂] ⁺ + SO₄^2–.

2. Средняя соль + щелочь (недостаток) = основная соль:

CuSO₄+2NaOH (недостаток)=(CuOH)₂SO₄ +Na₂SO₄; (CuOH)₂SO₄ D 2(CuOH)⁺ + SO₄^2–.

58. Качество воды определяется наличием в ней химических элементов. К загрязнителям относятся: медь, железо, марганец, сульфиды, фториды, соли кальция и магния, органические соединения. Если концентрация этих элементов превышает норму, то у человека может развиться хроническая интоксикация. Токсическое воздействие проявляется не только при употреблении внутрь, но и при проведении гигиенических процедур, так как вещества способны всасываться через кожу.

Кстати так же воздействует и хлор, который применяют для уничтожения микроорганизмов в водопроводной сети. Его парами можно отравиться, поэтому не рекомендуются длительные горячие ванны.

Вода была бы полезней, если ее не хлорировать, а озонировать или обрабатывать бактерицидными лампами.

Химический анализ воды делится на качественный и количественный.

Задача качественного анализа — установление состава примесей. Количественный анализ дает возможность оценить количественное содержание примесей в воде.

Его выполняют при помощи добавления в исследуемую пробу воды реактива, который вступает в реакцию с определяемой примесью воды с характерным изменением системы (появление или изменение окраски, помутнение). В ряде случаев проведения качественного анализа бывает достаточным.

Качественный химический анализ воды также дает возможность правильно выбрать метод количественного анализа. Большинство методов определения количественного содержания примесей приводят к ошибочным результатам в присутствии элементов, имеющих определенное влияние.

Наиболее распространенными методами количественного анализа воды является гравиметрический, объемный (титриметрический) и физико-химический.

Количественный анализ – определение содержания (концентрации, массы и т.п.) компонентов в анализируемом веществе.

Все методы анализа можно разделить на химические, физико-химические, физические и биологические, в которых измеряют соответственно химические, физико-химические, физические и биологические параметры анализируемого вещества, которые зависят от его состава. При химических методах открываемый элемент переводят в какое-либо новое соединение, обладающее характерным свойством (аналитический сигнал). Происходящее при этом химическое превращение называется аналитической реакцией.

Химические методы количественного анализа делят на гравиметрический и объемный (титриметрический). Так, определить содержание Ca2+ в анализируемом веществе можно воздействием на него щавелевой кислоты.

Ca2+ + H2C2O4 > CaC2O4 + 2H+

По массе образующегося осадка определяют содержание Ca2+ в анализируемом веществе (гравиметрический метод).

Сущность титриметрического метода заключается в измерении объема рабочего раствора с точно известной концентрацией того или иного реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым компонентом. Методы объемного химического анализа подразделяются по типу реакции, лежащей в основе анализа: метод кислотно-основного титрования (нейтрализации), методы осаждения и комплексообразования, метод окисления – восстановления.

Метод нейтрализации основан на реакции H+ + OH- > H2O. При комплексонометрическом титровании происходит связывание исследуемого иона в комплекс. В основе окислительно-восстановительного титрования лежит реакция Ox + ne Redn-. При осадительном титровании используются реакции, связанные с осаждением определяемого иона.

Физико-химические методы анализа основаны на изучении физических свойств веществ, меняющихся в ходе химической реакции. При потенциометрическом методе измеряется потенциал электрода в исследуемом растворе, при кондуктометрическом – электрическая проводимость и т. д. Физические методы анализа основаны на использовании зависимости между физическим свойством и составом вещества. К ним относят спектральные, люминесцентный метод и т. д. Биологические методы основаны на изучении зависимости отклика микроорганизмов на то или иное вещество.

59.Жёсткость воды — совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом,кальция и магния (так называемых «солей жёсткости»).