Реакція нейтралізації - малюнок

Реакція нейтралізації — визначення, рівняння, приклади



Хімічний процес, при якому кислота і луг утворюють воду і сіль, називається реакцією нейтралізації.

Реагувати між собою можуть сильні і слабкі речовини. При цьому виділяється теплова енергія. Ці властивості хімічних речовин знайшли практичне застосування у:

  • фармакології;
  • медицині;
  • промисловості.

Титриметричний аналіз2

Загальні принципи

Сутність реакції нейтралізації полягає в тому, що кислота і основа вступають у взаємодію. Вони обмінюються активними компонентами. Відбувається нейтралізація обох складових. У підсумку виходить вода і сіль, що мають нейтральну реакцію середовища.

Загальний принцип взаємодії виглядає наступним чином: кислота з’єднується з основою, обмінюється активними компонентами, в результаті чого виходить нейтральна сіль і вода.

Найпростішим прикладом реакції нейтралізації може стати взаємодія гідроксиду натрію з соляною кислотою. Формула представлена так:

NaOH + HCl → NaCl + H2O

Перед з’єднанням цих речовин можна перевірити їх реакцію за допомогою лакмусового паперу:

  • У присутність соляної кислоти лакмус забарвиться в червоний колір.
  • У лужному розчині гідроксиду натрію – в синій.

Після змішування розчинів папірець покаже нейтральну реакцію, тобто буде фіолетовим.
Іонне рівняння нейтралізації виглядає так:

H+ + OH → H2O

Якщо отриманий розчин нагріти, вода поступово випарується. У колбі залишиться осад – кухонна сіль (хлорид натрію).

Щоб краще зрозуміти, що таке реакція нейтралізації в хімії, важливо пам’ятати, що 2 складні речовини обмінюються між собою частинами. У підсумку утворюється 2 нових складних компонентів. Таким чином, нейтралізація – це окремий випадок великої групи реакцій обміну.

Деякі основи не розчиняються у воді, але добре розчиняються в кислотах. В результаті взаємодії теж утворюється вода і сіль. Прикладом може бути реакція між нерозчинним гідроксидом міді і сірчаною кислотою. У підсумку утворюється мідний купорос і вода.

Взаємодія гідроокису міді з кислотою
Взаємодія гідроокису міді з кислотою

Види реакції

Процес хімічної нейтралізації може відбуватися між речовинами з різною активністю: сильною кислотою і такою ж основою або між слабкою кислотою і сильною основою. У хімії виділяють 2 типи реакції:

  • Незворотні – отримані речовини не розпадаються, тобто реакція протікає в 1 сторону. Зазвичай так протікає реакція сильної кислоти і сильної основи.
  • Оборотні – протікають в обидві сторони. Тобто сіль може розпадатися і знову утворюватися кислота і основа. Спостерігається такий тип реакції, якщо слабкий компонент зустрічається з сильним.

Реакції нейтралізації належать до розряду екзотермічних. При взаємодії виділяється багато енергії у вигляді тепла. Кількість виділеної енергії – відносний показник, який отримав назву теплового ефекту хімічної реакції.

Міра енергії, накопиченої речовиною при утворенні, називається ентальпією. В екзотермічних реакціях значення ентальпії завжди буває негативним.

Приклади реакції нейтралізації
Приклади реакції нейтралізації

Назви солей

Всі міжнародні хімічні назви солей, отримані в результаті нейтралізації, будуються за єдиним принципом і складаються з двох слів. Перше слово – це найменування кислотного залишку. Воно є похідним від латинської назви кислоти:

  • сірчаної — сульфат;
  • азотної — нітрат;
  • соляної — хлорид;
  • фосфорної — фосфат та ін.

Друге слово в назві солі – це найменування металу. У деяких елементів періодичної таблиці валентність змінюється. У цьому випадку вона вказується в дужках.

Як приклад можна привести назви солей:

  • фосфат калію — K3PO4;
  • сульфат міді — CuSO4;
  • нітрат натрію — NaNO3.

Це твердження вірне і для зворотної ситуації – за назвою солі можна визначити її хімічну формулу. Спочатку записується символ, яким метал позначається в періодичній таблиці. Потім додається формула кислотного залишку.

Наступний крок – визначення валентності обох частин. Тепер потрібно знайти для них найменше спільне кратне і розділити його на валентність кожної частини солі. Значить, в результаті виходить кількість атомів металу у формулі і кількість кислотних залишків.

Кислотний залишок може мати складну структуру і містити в собі кілька різних атомів (азотна, сірчана, фосфорна кислоти та ін.). При складанні формули солі кислотний залишок вписується в дужки. За ними цифровим індексом позначається кількість залишків.

Процес титрування
Процес титрування

Титрування та хімічний еквівалент

Реакція нейтралізації пов’язана з процедурою титрування. У хімії так заведено називати визначення кількості лугу або кислоти в розчині. Для цього береться реагент із заданою заздалегідь молярною концентрацією. Обчислюється, скільки його потрібно для осадження шуканої речовини.

При титруванні використовується поняття хімічної еквівалентності:

  • Для кислоти хімічний еквівалент – це кількість кислоти, яке в реакції з лугом виділяє 1 моль іонів водню.
  • Для основи – це показник кількості, що виділяє 1 моль іонів OH.

Якщо реагують однакові хімічні еквіваленти, нейтралізація називається повною. В цьому випадку в розчині не залишиться кислоти або лугу, що не вступила в реакцію. Маса еквівалента кислоти або основи в грамах називається грам-еквівалентом.

Всі кислоти, які виділяють з 1 молекули 1 іон водню, підкоряються наступній закономірності: їх хімічний еквівалент дорівнює 1 молю речовини. Молекулярна маса таких сполук дорівнює 1 грам-еквіваленту.

Якщо речовина виділяє з 1 молекули 2 іона водню, її грам-еквівалент дорівнює половині молекулярної маси, а 1 моль відповідає 2 хімічним еквівалентам.

З цим хімічним процесом пов’язане ще одне поняття – нормальність або нормальна концентрація речовини. Цей фактор показує, скільки еквівалентів містить 1 літр розчину.

Застосування титриметричного аналізу на практиці

Застосування на практиці

Методи нейтралізації покладені в основу титриметричного аналізу. Титрування використовується в багатьох сферах:

  • У діагностиці захворювань травної системи титрування застосовують для визначення кількості соляної кислоти в шлунковому соку.
  • У лабораторній діагностиці застосовується реакція нейтралізації для визначення буферної ємності плазми крові.
  • Багато важких захворювань, що загрожують життю людини, супроводжуються зрушенням рН біологічних рідин. Зрушення може відбутися в кислу сторону (ацидоз) або в лужну (алкалоз). Щоб скорегувати кислотно-основну рівновагу, необхідно визначити рН.
  • Щоб скоротити вміст лужних компонентів в крові при метаболічному ацидозі, в якості екстреного заходу використовують внутрішньовенне вливання лужного розчину (бікарбонату натрію, лактату натрію, трисаміну). В результаті відбувається вирівнювання балансу в організмі.
  • Для корекції алкалозу вводять розчин аскорбінової кислоти. Вона нейтралізує надлишок лужних основ.
  • Найбільш широко використовуються реакції нейтралізації при лікуванні хвороб шлунка. При підвищеній кислотності призначають антацидні засоби – оксид магнію, карбонат кальцію та ін.
  • У фармакології та аналітичній хімії титрування застосовують для визначення кількості органічних і неорганічних кислот у складі речовини. Крім того, метод дозволяє визначити, чи проходять лікарські засоби через клітинні мембрани і з якою швидкістю.
  • Метод нейтралізації використовується в харчовій і хімічній промисловості. З його допомогою визначають кількість кислоти або лугу в тій чи іншій речовині, продукті або рідини.

Нерідко ця хімічна реакція використовується в побуті.

При попаданні оцтової або іншої кислоти на шкіру може виникнути опік. При першій допомозі необхідно ретельно промити місце чистою водою, після чого обробити содовим розчином. Тієї ж тактики дотримуються при опіку їдким лугом. Як нейтралізатор використовується лимонна або оцтова кислота в слабкому розведенні.

Leave a Reply

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *