W jaki sposób sprawić, aby roztwór stał się mniej lub bardziej kwasowy, czyli uzyskał wyższe lub niższe pH? Gdy do zasady sodowej dodamy kwas azotowy, zmniejszymy pH roztworu ze względu na zachodzącą reakcję pomiędzy kationami, odpowiedzialnymi za odczyn kwasowy, i anionami odpowiedzialnymi za odczyn zasadowy. Czy wiesz, o jakich jonach mowa? Jak nazywamy reakcję pomiędzy kwasem a zasadą wg teorii Arrheniusa?
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
przykłady wodorotlenków dobrze rozpuszczalnych w wodzie (tworzących zasady);
przykłady wodorotlenków trudno rozpuszczalnych w wodzie;
sposoby dysocjacji kwasów i zasad;
definicję odczynu roztworu wodnego;
Nauczysz się
przedstawiać w formie cząsteczkowej i jonowej (pełnej i skróconej) równanie reakcji między kwasem azotowym a wodorotlenkiem sodu, zachodzącej w roztworze wodnym;
wyjaśniać, na czym polega reakcja zobojętniania;
wskazywać substancje, które ulegają reakcji zobojętniania.
iaTKwZWFVQ_d5e171
1. Czy wodorotlenki mogą reagować z kwasami?
Reakcja wodorotlenku sodu z kwasem chlorowodorowym
Doświadczenie 1
RbwRY4mw25S0l
Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, które polegało na sprawdzeniu, czy wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowym. Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
Czy wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowym?
Hipoteza:
Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowym.
Co było potrzebne:
kolba stożkowa;
pipeta Pasteura;
parowniczka;
palnik spirytusowy;
zapałki;
statyw;
pręcik szklany;
rozcieńczony roztwór wodorotlenku sodu;
rozcieńczony roztwór kwasu azotowego;
alkoholowy roztwór fenoloftaleiny;
uniwersalny papierek wskaźnikowy.
Przebieg doświadczenia:
Do kolby stożkowej wlano kilkadziesiąt roztworu wodorotlenku sodu, a następnie dodano do niego kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny. Do roztworu wodorotlenku, za pomocą pipety, dodawano kroplami roztwór kwasu azotowego. Stale mieszano zawartość kolby stożkowej i obserwowano zachodzące zmiany. Doświadczenie zakończono, gdy dostrzeżono zmiany. Roztwór przeniesiono do parownicy i ogrzewano delikatnie, aż zawartość została odparowana do sucha. Porównano pozostałość w parownicy ze stałym wodorotlenkiem sodu. Dodano wodę do osadu, a następnie zbadano odczyn powstałego roztworu za pomocą uniwersalnego papierka wskaźnikowego.
Obserwacje:
Początkowo roztwór w kolbie zabarwił się na malinowo. Podczas dodawania roztworu kwasu azotowego, po pewnym czasie nastąpiło odbarwienie roztworu. Po odparowaniu wody z roztworu, powstała biała substancja stała, która wyglądem nie przypominała substancji użytych do reakcji. Uniwersalny papierek wskaźnikowy nie zmienił swojego zabarwienia.
Wnioski:
Wodorotlenek sodu przereagował z kwasem azotowym. W wyniku tej reakcji powstała nowa substancja – azotan sodu oraz woda. Przemianę tę opisuje poniższe równanie:
Wodorotlenek sodu reaguje nie tylko z kwasem azotowym, ale także i z innymi kwasami, np. kwasem siarkowym, kwasem siarkowym czy kwasem fosforowym.
Jeżeli nie masz możliwości samodzielnego wykonania doświadczenia obejrzyj poniższy film.
RKCnN9zNWkRFK
1
Polecenie 1
R1DK3OFMZyRVg
Obserwacje: Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Weryfikacja hipotezy: Czy postawiona przez Ciebie hipoteza okazała się prawdziwa?
Wnioski: Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż w swojej odpowiedzi do sformułowanego pytania w problemie badawczym.
Obserwacje: Początkowo roztwór w kolbie zabarwił się na malinowo. Podczas dodawania roztworu kwasu azotowego, po pewnym czasie nastąpiło odbarwienie roztworu. Po odparowaniu wody z roztworu, powstała biała substancja stała, która wyglądem nie przypominała substancji użytych do reakcji. Uniwersalny papierek wskaźnikowy nie zmienił swojego zabarwienia.
Weryfikacja hipotezy:
Postawiona hipoteza okazała się prawdziwa. Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem azotowym.
lub
Postawiona hipoteza okazała się fałszywa. Wodorotlenek sodu nie reaguje z kwasem azotowym.
Wnioski:
Wodorotlenek sodu przereagował z kwasem azotowym. W wyniku tej reakcji powstała nowa substancja – azotan sodu oraz woda. Przemianę tę opisuje poniższe równanie:
Wodorotlenek sodu reaguje nie tylko z kwasem azotowym, ale także i z innymi kwasami, np. kwasem siarkowym, kwasem siarkowym czy kwasem fosforowym.
Polecenie 1
R2MC6dR4bfFie
Ważne!
Należy podkreślić, że w przypadku kwasów beztlenowych reakcja zachodzi między wodorkiem niemetalu, którego wodnym roztworem jest kwas. Wspomniane kwasy to wodne roztwory odpowiednio chlorowodoru i siarkowodoru. Dlatego należy pamiętać, że to nie kwas chlorowodorowy reaguje z wodorotlenkiem sodu, lecz chlorowodór.
2. Czy wodorotlenki słabo rozpuszczalne w wodzie reagują z kwasami?
Zbadanie, czy nierozpuszczalne w wodzie wodorotlenki reagują z kwasami – na przykładzie reakcji wodorotlenków: miedzi, żelaza, magnezu, glinu z kwasem solnym, siarkowym i azotowym
Doświadczenie 2
RWQQhmihddxdO
Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, polegające na sprawdzeniu, czy słabo rozpuszczalne w wodzie wodorotlenki reagują z kwasami. Zapoznaj się z poniższym opisem doświadczenia, a następnie wykonaj polecenie.
Problem badawczy:
Czy słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami?
Hipoteza:
Słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami.
Co było potrzebne:
probówki;
pipety Pasteura;
pręciki szklane;
przygotowane przez nauczyciela tuż przed wykonaniem doświadczenia wodorotlenki: miedzi, żelaza, magnezu (otrzymane np. w wyniku reakcji chlorków: miedzi, żelaza, magnezu z wodorotlenkiem sodu lub potasu);
Zawiesinę () każdego z badanych wodorotlenków umieszczono w trzech probówkach. Do każdej z probówek dodano inny kwas: do pierwszej – kwas chlorowodorowy, do drugiej – wodny roztwór kwasu siarkowego, do trzeciej – wodny roztwór kwasu azotowego. Obserwowano, co dzieje się z wodorotlenkami po dodaniu każdej z cieczy.
Obserwacje:
W miarę dodawania kwasu chlorowodorowego, wodnego roztworu kwasu siarkowego oraz wodnego roztworu kwasu azotowego do zawiesin wodorotlenków: miedzi, żelaza, magnezu, następowało roztwarzanie osadów wodorotlenków. Powstałe roztwory były klarowne, natomiast zawartość probówki z wodorotlenkiem miedzi miała barwę niebieską, zaś probówka z wodorotlenkiem żelaza – żółtą.
Wnioski:
Wszystkie wodorotlenki przereagowały z kwasami, zgodnie z poniższymi równaniami reakcji:
Wodorotlenek miedzi:
W tym przypadku zachodzi reakcja pomiędzy wodorotlenkiem miedzi a chlorowodorem.
Wodorotlenek żelaza:
Wodorotlenek magnezu:
1
Polecenie 2
Rv3jxt2AUCm9i
Obserwacje: Pamiętaj, że obserwacje to wszystkie zmiany, jakie jesteśmy w stanie zauważyć za pomocą zmysłów (wzroku, słuchu, dotyku oraz węchu).
Weryfikacja hipotezy: Czy postawiona przez Ciebie hipoteza okazała się prawdziwa?
Wnioski: Co wynika z obserwowanych przez Ciebie zmian? Nawiąż w swojej odpowiedzi do sformułowanego pytania w problemie badawczym.
Obserwacje: W miarę dodawania kwasu chlorowodorowego, wodnego roztworu kwasu siarkowego oraz wodnego roztworu kwasu azotowego do zawiesin wodorotlenków: miedzi, żelaza, magnezu, następowało roztwarzanie osadów wodorotlenków. Powstały klarowne bezbarwne roztwory soli, z wyjątkiem roztworu chlorku żelaza, który miał żółtą barwę. Niebieska zawiesina wodorotlenku miedzi w kontakcie z kwasami odbarwiła się.
Weryfikacja hipotezy:
Postawiona hipoteza okazała się prawdziwa. Słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami.
lub
Postawiona hipoteza okazała się fałszywa. Słabo rozpuszczalne wodorotlenki reagują z kwasami.
Wnioski:
Wszystkie wodorotlenki przereagowały z kwasami, zgodnie z poniższymi równaniami reakcji:
Wodorotlenek miedzi:
Wodorotlenek żelaza:
Wodorotlenek magnezu:
Polecenie 2
RqSc2Dn4k2rSz
iaTKwZWFVQ_d5e377
3. Jak przebiega reakcja zobojętniania?
W kwasie chlorowodorowym oraz zasadzie sodowej są obecne jony, powstałe na skutek dysocjacji rozpuszczonych w wodzie substancji – chlorowodoru i wodorotlenku sodu.
Poniżej przedstawiono uproszczony zapis dysocjacji kwasów w wodzie. W uwadze zamieszczono rzeczywisty opis reakcji dysocjacji z powstaniem jonów oksoniowych (hydroniowych).
RIpyvS9dX6Ge3
Przebieg reakcji można przedstawić w postaci równania:
W reakcji między tymi substancjami biorą udział jony. Zapiszmy więc równanie reakcji z ich użyciem:
Taki zapis przebiegu reakcji nazywa się zapisem jonowym pełnympełny zapis jonowyzapisem jonowym pełnym.
R1GZ0D4DKj6DH
Zauważmy, że podczas reakcji wodorotlenku sodu z kwasem solnym reagują tylko dwa jony – kation wodoru i anion wodorotlenkowy – które razem tworzą cząsteczkę wody. Pomińmy w równaniu reakcji jony niebiorące udziału w reakcji:
R1Lis3gvoM64W
i zapiszmy równanie, które opisuje właściwe procesy zachodzące podczas reakcji chemicznej:
Ten sposób przedstawienia przebiegu reakcji chemicznej – z użyciem wyłącznie jonów biorących udział w reakcji – nazywa się zapisem jonowym skróconymskrócony zapis jonowyzapisem jonowym skróconym.
Jak pamiętamy, aniony wodorotlenkowe odpowiadają za odczyn zasadowy, natomiast kationy wodoru za odczyn kwasowy. Odczyn roztworu, który powstał po reakcji wodorotlenku sodu z kwasem solnym, był obojętny. Dlatego właśnie reakcję między kwasem a wodorotlenkiem nazwano reakcją zobojętnianiareakcja zobojętnianiareakcją zobojętniania. Czasami określa się ją mianem reakcji neutralizacji. Jej istota polega na łączeniu się kationów wodoru z anionami wodorotlenkowymi i tworzeniu się cząsteczek wody.
Uwaga!
Powyższe rozważania stanowią uproszczenie sytuacji, jaka występuje w rzeczywistości. Należy pamiętać, że jon (kation wodoru) nie występuje samodzielnie w roztworze wodnym. W obecności cząsteczek , łączy się z nimi, tworząc jon oksoniowy (inaczej jon hydroniowy) o wzorze . Dlatego równanie dysocjacji np. kwasu chlorowodorowego powinno wyglądać następująco:
Zatem reakcję zobojętnienia zapisujemy w postaci następujących równań jonowych:
W podręcznikach stosuje się zarówno zapis uwzględniający jony , jak i .
iaTKwZWFVQ_d5e474
4. Przykłady reakcji między wodorotlenkami a kwasami
R12uaDQiG28bV1
RQTogx83QhKkn1
Poniżej przedstawiono przykładowe równania reakcji pomiędzy kwasami a wodorotlenkami. Przyjrzyj się równaniom chemicznym, a następnie wykonaj polecenie.
Przykład 1
Przykładowe reakcje wodorotlenków z kwasami
Substrat wodorotlenek
Substrat kwas lub wodorek niemetalu
Kierunek reakcji
Produkt
Produkt
wodorotlenek potasu
chlorowodór
chlorek potasu
wodorotlenek baru
bromowodór
bromek baru
wodorotlenek potasu
kwas siarkowy
siarczan potasu
wodorotlenek sodu
kwas siarkowy
siarczan sodu
wodorotlenek miedzi
kwas siarkowy
siarczan miedzi
wodorotlenek miedzi
kwas azotowy
azotan miedzi
wodorotlenek magnezu
kwas siarkowy
siarczan magnezu
wodorotlenek magnezu
kwas azotowy
azotan magnezu
wodorotlenek żelaza
kwas siarkowy
siarczan żelaza
wodorotlenek żelaza
chlorowodór
chlorek żelaza
wodorotlenek żelaza
kwas azotowy
azotan żelaza
1
Polecenie 3
RA8obNO5ctGsf
Pamiętaj, że atom wapnia w wodorotlenku wapnia jest dwuwartościowy, a atom chloru w chlorowodorze jest jednowartościowy.
R1JhVaqjSCRGe
Polecenie 3
R1AzJ6BlbtiP7
iaTKwZWFVQ_d5e561
5. Wykorzystanie reakcji zobojętniania
Zapoznaj się z poniższą galerią grafik, aby przejść do następnej grafiki, kliknij strzałkę z boku obrazka.
RR4Ey54d7HyHf
Rb1aLC8vq7JvT
R1cUQjS2hctBT
R1DopTEfMde22
iaTKwZWFVQ_d5e595
Podsumowanie
W roztworze wodnym wodorotlenki reagują z kwasami (lub wodorkami niemetali, np. ).
W wyniku reakcji zobojętniania powstają sole.
Przemiana polegająca na reakcji anionów wodorotlenkowych z kationami hydroniowymi, w wyniku której powstają obojętne cząsteczki wody, nazywa się reakcją zobojętniania.
Praca domowa
1
Polecenie 4.1
Wyjaśnij, dlaczego w składzie leków, które zobojętniają kwas chlorowodorowy (kwas solny) w żołądku, nie ma wodorotlenku sodu.
R12A8GAjVvOAk
Podpowiedzi szukaj np. w karcie charakterystyki wodorotlenku sodu.
Wodorotlenek jest substancją silnie żrącą.
iaTKwZWFVQ_d5e650
Słownik
pełny zapis jonowy
pełny zapis jonowy
zapis przedstawiający przebieg reakcji w roztworze wodnym; przedstawia rozpuszczalne w wodzie substraty i produkty jako jony (zgodnie z ich dysocjacją)
reakcja zobojętniania
reakcja zobojętniania
reakcja między kwasem a wodorotlenkiem, która polega na reakcji kationów hydroniowych z anionami wodorotlenkowymi z utworzeniem cząsteczek wody
skrócony zapis jonowy
skrócony zapis jonowy
równanie reakcji przebiegającej w roztworze wodnym; przedstawia substancje i jony faktycznie biorące udział w reakcji
iaTKwZWFVQ_d5e727
Ćwiczenia
Pokaż ćwiczenia:
1
Ćwiczenie 1
RlrpeJpnICf6I1
1
Ćwiczenie 2
RMEpoEBEOL0gZ1
Łączenie par. Ocen prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz "Prawda", jeśli zdanie jest prawdziwe albo "Fałsz", jeśli jest fałszywe.. Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem siarkowym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Wodorotlenek żelaza nie reaguje z kwasem solnym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Jednym z produktów reakcji wodorotlenku potasu z kwasem solnym jest woda.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Łączenie par. Ocen prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz "Prawda", jeśli zdanie jest prawdziwe albo "Fałsz", jeśli jest fałszywe.. Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem siarkowym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Wodorotlenek żelaza nie reaguje z kwasem solnym.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz. Jednym z produktów reakcji wodorotlenku potasu z kwasem solnym jest woda.. Możliwe odpowiedzi: Prawda, Fałsz
Oceń, czy podane zdania są prawdziwe, czy fałszywe.
Prawda
Fałsz
Wodorotlenek sodu reaguje z kwasem siarkowym(VI).
□
□
W reakcji zobojętniania powstają dwa produkty.
□
□
Wodorotlenek żelaza(III) nie reaguje z kwasem solnym.
□
□
Jednym z produktów reakcji wodorotlenku potasu z kwasem solnym jest woda.
□
□
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Ćwiczenie 3
R18rIzlxPUQ8b
2
Ćwiczenie 4
Ras875r7YGxs11
2
Ćwiczenie 5
R1PgoFEwQnEp01
2
Ćwiczenie 6
R3SKE5QPEuJCw1
3
Ćwiczenie 7
RulEqfhXTlp8K1
3
Ćwiczenie 8
R1Xc5fQQ3SYro1
3
Ćwiczenie 9
R1SNeeGvvR7Ww
Glossary
hydrochloric acid
hydrochloric acid
ReAriEXKMYny7
kwas chlorowodorowy
aqueous solution
aqueous solution
R8gdZp2ESLM1U
roztwór wodny
potassium hydroxide
potassium hydroxide
RwYSInNgRTR7b
wodorotlenek potasu
decrease
decrease
R1CJinmCDkdsP
zmniejszać
increase
increase
R1TDx2ZmMNnrw
zwiększać
3
Ćwiczenie 10
RTePyiZedVrv8
Glossary
decomposition
decomposition
RzMXScpIDjSIh
rozkład
neutralization
neutralization
RuDdPywYRi8nR
neutralizacja
synthesis
synthesis
R1d80b44eryiD
synteza
acid
acid
R144JytKZzIgh
kwas
base
base
RiRvYPCwS2G6q
zasada
Bibliografia
Bielański A., Podstawy Chemii Nieorganicznej, Warszawa .