لكي نفهم ما هو التحلل المائي للأملاح، دعونا نتذكر أولاً كيفية تفكك الأحماض والقلويات.

القاسم المشترك بين جميع الأحماض هو أنه عندما تنفصل، تتشكل بالضرورة كاتيونات الهيدروجين (H +)، بينما عندما تنفصل جميع القلويات، تتشكل دائمًا أيونات الهيدروكسيد (OH -).

في هذا الصدد، إذا كان هناك أيونات H + أكثر في المحلول، لسبب أو لآخر، يقال أن المحلول يحتوي على تفاعل حمضي للوسط، إذا كان OH - - تفاعل قلوي للوسط.

إذا كان كل شيء واضحًا مع الأحماض والقلويات، فما تفاعل الوسط في المحاليل الملحية؟

للوهلة الأولى، يجب أن تكون دائما محايدة. وفي الحقيقة، من أين، على سبيل المثال، في محلول كبريتيد الصوديوم، تأتي الفائض من كاتيونات الهيدروجين أو أيونات الهيدروكسيد؟ كبريتيد الصوديوم نفسه عند التفكك لا يشكل أيونات من نوع أو آخر:

نا 2 ق = 2نا + + ق 2-

ومع ذلك، إذا واجهت، على سبيل المثال، المحاليل المائية لكبريتيد الصوديوم وكلوريد الصوديوم ونترات الزنك ومقياس درجة الحموضة الإلكتروني (جهاز رقمي لتحديد حموضة الوسط)، فستجد ظاهرة غير عادية. سيظهر لك الجهاز أن الرقم الهيدروجيني لمحلول كبريتيد الصوديوم أكبر من 7، أي. هناك فائض واضح في أيونات الهيدروكسيد. سيكون وسط محلول كلوريد الصوديوم متعادلًا (pH = 7)، ومحلول Zn(NO 3) 2 حامضيًا.

الشيء الوحيد الذي يلبي توقعاتنا هو بيئة محلول كلوريد الصوديوم. وتبين أنها كانت محايدة، كما كان متوقعا.
ولكن من أين جاءت زيادة أيونات الهيدروكسيد في محلول كبريتيد الصوديوم وكاتيونات الهيدروجين في محلول نترات الزنك؟

دعونا نحاول معرفة ذلك. للقيام بذلك، نحن بحاجة إلى فهم النقاط النظرية التالية.

يمكن اعتبار أي ملح بمثابة نتاج تفاعل حمض وقاعدة. وتنقسم الأحماض والقواعد إلى قوية وضعيفة. دعونا نتذكر أن تلك الأحماض والقواعد التي تقترب درجة تفككها من 100٪ تسمى قوية.

ملحوظة: الكبريت (H2SO3) والفوسفوريك (H3PO4) غالباً ما يتم تصنيفهما كأحماض متوسطة القوة، ولكن عند النظر في مهام التحلل المائي يجب تصنيفها على أنها ضعيفة.

البقايا الحمضية للأحماض الضعيفة قادرة على التفاعل بشكل عكسي مع جزيئات الماء، وإزالة كاتيونات الهيدروجين H + منها. على سبيل المثال، أيون الكبريتيد، وهو البقايا الحمضية لحمض كبريتيد الهيدروجين الضعيف، يتفاعل معه على النحو التالي:

S 2- + H 2 O ↔ HS − + OH −

H − + H 2 O ↔ H 2 S + OH −

كما ترون، نتيجة لهذا التفاعل، يتم تشكيل فائض من أيونات الهيدروكسيد، وهو المسؤول عن التفاعل القلوي للوسط. أي أن البقايا الحمضية للأحماض الضعيفة تزيد من قلوية البيئة. وفي حالة المحاليل الملحية التي تحتوي على مثل هذه المخلفات الحمضية، يقال أن هناك بها التحلل الأنيوني.

البقايا الحمضية للأحماض القوية، على عكس الضعيفة، لا تتفاعل مع الماء. أي أنها لا تؤثر على الرقم الهيدروجيني للمحلول المائي. على سبيل المثال، أيون الكلوريد، كونه بقايا حمضية قوية من حمض الهيدروكلوريك- لا يتفاعل مع الماء:

أي أن أيونات الكلوريد لا تؤثر على الرقم الهيدروجيني للمحلول.

من بين الكاتيونات المعدنية، فقط تلك التي تتوافق مع القواعد الضعيفة هي القادرة على التفاعل مع الماء. على سبيل المثال، كاتيون Zn 2+، الذي يتوافق مع هيدروكسيد الزنك ذو القاعدة الضعيفة. تحدث العمليات التالية في المحاليل المائية لأملاح الزنك:

Zn 2+ + H 2 O ↔ Zn(OH) + + H +

Zn(OH) + + H2O ↔ Zn(OH) + + H +

كما يتبين من المعادلات أعلاه، نتيجة لتفاعل كاتيونات الزنك مع الماء، تتراكم كاتيونات الهيدروجين في المحلول، مما يزيد من حموضة البيئة، أي خفض الرقم الهيدروجيني. إذا كان الملح يحتوي على كاتيونات تقابل قواعد ضعيفة، فيقال في هذه الحالة أنه الملح يتحلل في الكاتيون.

الكاتيونات المعدنية التي تتوافق مع القواعد القوية لا تتفاعل مع الماء. على سبيل المثال، Na + الكاتيون يتوافق مع قاعدة قوية - هيدروكسيد الصوديوم. ولذلك فإن أيونات الصوديوم لا تتفاعل مع الماء ولا تؤثر على درجة حموضة المحلول بأي شكل من الأشكال.

وبالتالي، وبناءً على ما سبق، يمكن تقسيم الأملاح إلى 4 أنواع، وهي تلك المتكونة:

1)قاعدة قوية وحمض قوي

لا تحتوي هذه الأملاح على بقايا حمضية أو كاتيونات معدنية تتفاعل مع الماء، أي. قادرة على التأثير على الرقم الهيدروجيني للمحلول المائي. تتمتع محاليل هذه الأملاح ببيئة تفاعل محايدة. يقولون عن هذه الأملاح أنهم لا تخضع للتحلل المائي.

أمثلة: Ba(NO 3) 2، KCl، Li 2 SO 4، إلخ.

2) القاعدة القوية والحمض الضعيف

في محاليل هذه الأملاح، تتفاعل المخلفات الحمضية فقط مع الماء. الأربعاء محاليل مائيةهذه الأملاح قلوية، فيما يتعلق بالأملاح من هذا النوع يقولون أنها كذلك تحلل في الأنيون

أمثلة: NaF، K 2 CO 3، Li 2 S، إلخ.

3) القاعدة الضعيفة والحمض القوي

في مثل هذه الأملاح، تتفاعل الكاتيونات مع الماء، لكن البقايا الحمضية لا تتفاعل - التحلل المائي للملح بواسطة الكاتيون، البيئة حمضية.

أمثلة: Zn(NO 3) 2، Fe 2 (SO 4) 3، CuSO 4، إلخ.

4) قاعدة ضعيفة وحمض ضعيف.

تتفاعل كل من الكاتيونات والأنيونات من المخلفات الحمضية مع الماء. يحدث التحلل المائي للأملاح من هذا النوع كل من الكاتيون والأنيونأو. يقولون أيضًا عن هذه الأملاح التي يتعرضون لها التحلل المائي الذي لا رجعة فيه.

ماذا يعني أنها تتحلل بشكل لا رجعة فيه؟

نظرًا لأنه في هذه الحالة تتفاعل كل من الكاتيونات المعدنية (أو NH 4 +) وأنيونات المخلفات الحمضية مع الماء، تظهر أيونات H + وOH - أيونات في المحلول، مما يشكل مادة شديدة التفكك - الماء (H 2 O). .

وهذا بدوره يؤدي إلى حقيقة أن الأملاح المتكونة من المخلفات الحمضية للقواعد الضعيفة والأحماض الضعيفة لا يمكن الحصول عليها عن طريق تفاعلات التبادل، ولكن فقط عن طريق تخليق الطور الصلب، أو لا يمكن الحصول عليها على الإطلاق. فمثلاً عند خلط محلول نترات الألومنيوم مع محلول كبريتيد الصوديوم بدلاً من التفاعل المتوقع:

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 S = Al 2 S 3 + 6NaNO 3 (- لا يتم التفاعل بهذه الطريقة!)

ويلاحظ رد الفعل التالي:

2Al(NO 3) 3 + 3Na 2 S + 6H 2 O= 2Al(OH) 3 ↓+ 3H 2 S + 6NaNO 3

ومع ذلك، يمكن الحصول على كبريتيد الألومنيوم بسهولة عن طريق دمج مسحوق الألومنيوم مع الكبريت:

2Al + 3S = آل 2 س 3

عند إضافة كبريتيد الألومنيوم إلى الماء، فإنه، تمامًا كما هو الحال عند محاولة الحصول عليه في محلول مائي، يخضع لتحلل مائي لا رجعة فيه.

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 ↓ + 3H 2 S

كيميائيا، يمكن تحديد الرقم الهيدروجيني للمحلول باستخدام المؤشرات الحمضية القاعدية.

المؤشرات الحمضية القاعدية هي مواد عضوية يعتمد لونها على حموضة الوسط.

المؤشرات الأكثر شيوعًا هي عباد الشمس وبرتقال الميثيل والفينول فثالين. يتحول لون عباد الشمس إلى اللون الأحمر في البيئة الحمضية والأزرق في البيئة القلوية. الفينول فثالين عديم اللون في البيئة الحمضية، لكنه يتحول إلى اللون القرمزي في البيئة القلوية. يتحول الميثيل البرتقالي إلى اللون الأحمر في البيئة الحمضية، والأصفر في البيئة القلوية.

في الممارسة المخبرية، غالبًا ما يتم خلط عدد من المؤشرات، ويتم اختيارها بحيث يتغير لون الخليط على نطاق واسع من قيم الأس الهيدروجيني. بمساعدتهم، يمكنك تحديد الرقم الهيدروجيني للحل بدقة واحدة. وتسمى هذه الخلائط مؤشرات عالمية.

هناك أجهزة خاصة - أجهزة قياس الأس الهيدروجيني، والتي يمكنك من خلالها تحديد الرقم الهيدروجيني للحلول في النطاق من 0 إلى 14 بدقة 0.01 وحدة أس هيدروجينية.

التحلل المائي للأملاح

عندما تذوب بعض الأملاح في الماء، يختل توازن عملية تفكك الماء، وبالتالي يتغير الرقم الهيدروجيني للبيئة. وذلك لأن الأملاح تتفاعل مع الماء.

التحلل المائي للأملاح – تفاعل التبادل الكيميائي لأيونات الملح الذائبة مع الماء، مما يؤدي إلى تكوين منتجات ضعيفة التفكك (جزيئات الأحماض أو القواعد الضعيفة، أنيونات الأملاح الحمضية أو كاتيونات الأملاح الأساسية) ويصاحبها تغير في الرقم الهيدروجيني للوسط.

دعونا نفكر في عملية التحلل المائي اعتمادًا على طبيعة القواعد والأحماض التي يتكون منها الملح.

الأملاح التي تتكون من الأحماض القوية والقواعد القوية (NaCl، kno3، Na2so4، إلخ).

دعنا نقولأنه عندما يتفاعل كلوريد الصوديوم مع الماء، يحدث تفاعل تحلل مائي لتكوين حمض وقاعدة:

كلوريد الصوديوم + H2O ↔ NaOH + حمض الهيدروكلوريك

وللحصول على فكرة صحيحة عن طبيعة هذا التفاعل، دعونا نكتب معادلة التفاعل على الصورة الأيونية، مع الأخذ في الاعتبار أن المركب الوحيد ضعيف التفكك في هذا النظام هو الماء:

Na + + Cl - + HOH ↔ Na + + OH - + H + + Cl -

عند إلغاء الأيونات المتطابقة من الجانبين الأيسر والأيمن للمعادلة، تبقى معادلة تفكك الماء:

ح 2 يا ↔ ح + + أوه -

كما ترون، لا يوجد أيونات H+ أو OH- زائدة في المحلول مقارنة بمحتواها في الماء. بالإضافة إلى ذلك، لا يتم تشكيل أي مركبات أخرى ضعيفة التفكك أو قليلة الذوبان. ومن هذا نستنتج أن الأملاح التي تتكون من الأحماض والقواعد القوية لا تخضع للتحلل المائي، وتفاعل محاليل هذه الأملاح هو نفسه كما هو الحال في الماء، متعادل (الرقم الهيدروجيني = 7).

عند تكوين المعادلات الجزيئية الأيونية لتفاعلات التحلل المائي، من الضروري:

1) اكتب معادلة تفكك الملح.

2) تحديد طبيعة الكاتيون والأنيون (ابحث عن الكاتيون في قاعدة ضعيفة أو أنيون الحمض الضعيف)؛

3) اكتب المعادلة الجزيئية الأيونية للتفاعل، مع الأخذ في الاعتبار أن الماء إلكتروليت ضعيف وأن مجموع الشحنات يجب أن يكون هو نفسه في طرفي المعادلة.

أملاح تتكون من حمض ضعيف وقاعدة قوية

(نا 2 شركة 3 ، ك 2 س، CH 3 COONa و إلخ. .)

خذ بعين الاعتبار تفاعل التحلل المائي لخلات الصوديوم. يتحلل هذا الملح في المحلول إلى أيونات: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

Na + هو كاتيون قاعدة قوية، CH 3 COO - هو أنيون حمض ضعيف.

لا تستطيع كاتيونات Na + ربط أيونات الماء، لأن NaOH، وهو قاعدة قوية، يتحلل تمامًا إلى أيونات. أنيونات حمض الأسيتيك الضعيف CH 3 COO - تربط أيونات الهيدروجين لتكوين حمض الأسيتيك المنفصل قليلاً:

CH 3 COO - + HON ↔ CH 3 COOH + OH -

يمكن ملاحظة أنه نتيجة للتحلل المائي لـ CH 3 COONa، تم تكوين فائض من أيونات الهيدروكسيد في المحلول، وأصبح تفاعل الوسط قلويًا (الرقم الهيدروجيني > 7).

وهكذا يمكننا أن نستنتج ذلك الأملاح التي تتكون من حمض ضعيف وقاعدة قوية تتحلل عند الأنيون ( ان ن - ). في هذه الحالة، تربط أنيونات الملح أيونات H + ، وتتراكم أيونات OH في المحلول - مما يسبب بيئة قلوية (الرقم الهيدروجيني> 7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1)- + OH - , (عند n=1 HAn يتكون - حمض ضعيف).

يتم التحلل المائي للأملاح المتكونة من الأحماض الضعيفة ثنائية والتريباسيك والقواعد القوية بشكل تدريجي

دعونا ننظر في التحلل المائي لكبريتيد البوتاسيوم. ينفصل K 2 S في المحلول:

ك 2 ق ↔ 2 ك + + س 2- ;

K + هو كاتيون قاعدة قوية، S 2 هو أنيون حمض ضعيف.

لا تشارك كاتيونات البوتاسيوم في تفاعل التحلل المائي، فقط أنيونات الهيدروكبريتيد الضعيفة تتفاعل مع الماء. في هذا التفاعل، الخطوة الأولى هي تكوين أيونات H2S ضعيفة التفكك، والخطوة الثانية هي تكوين حمض ضعيف H2S:

المرحلة الأولى: S 2- + HOH ↔ HS - + OH - ;

المرحلة الثانية: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH - .

إن أيونات OH المتكونة في المرحلة الأولى من التحلل المائي تقلل بشكل كبير من احتمالية التحلل المائي في المرحلة التالية. نتيجة ل أهمية عمليةعادة ما تكون هناك عملية تحدث فقط في المرحلة الأولى، والتي، كقاعدة عامة، تقتصر على تقييم التحلل المائي للأملاح في الظروف العادية.

التطوير المنهجي للدرس

"بيئة المحاليل المائية"

هدف: تكوين الكفاءة البحثية للطلاب في دراسة بيئة المحاليل المائية للإلكتروليتات وطرق تحليلها النوعي.

مهام:

1. تكوين فكرة لدى الطلاب عن أنواع أوساط المحاليل المائية (حمضية، متعادلة، قلوية).
2. النظر في مفهوم "المؤشرات" وأنواع المؤشرات الرئيسية (عباد الشمس، الفينول فثالين، برتقال الميثيل)؛
3. دراسة التغيرات في لون المؤشرات في البيئات المختلفة.
4. أثناء إجراء تجربة كيميائية، تحديد المؤشر الأمثل لتحديد البيئة الحمضية والقلوية للمحلول؛
5. تحليل العلاقة بين بيئة الحل وقيمة الرقم الهيدروجيني؛
6. تطوير مهارات الطلاب للعمل مع مؤشر عالمي.
7. التعرف على مدى اعتماد لون عصائر بعض النباتات (خاصة الملفوف الأحمر) على وسط المحلول.

النموذج : درس – بحث . يتيح لك هذا النموذج محاكاة جميع مراحل البحث الكيميائي عند دراسة موضوع معين.

يجمع هذا الدرس بشكل متناغم بين طريقة المشكلة والتجربة الكيميائية، والتي تعمل كوسيلة لإثبات أو دحض الفرضيات المطروحة.

الشكل الرائد للنشاط في الدرس هو العمل المستقل للطلاب في أزواج أو مجموعات يؤدون نفس المهام أو مهام مختلفة (وفقًا للخيارات)، بهدف الحصول على نطاق أوسع من المعلومات للفصل بأكمله.

التعليقات المنهجية مكتوبة بخط مائل.

لحظة المنظمة. المرحلة الأولى - تحفيزية

مساء الخير العالم من حولنا مليء بالمواد المتنوعة في البنية والخصائص. فمعرفتهم ستسمح لنا بمعرفة أنفسنا.

الطريقة الأمثل والشاملة للتعلم هي البحث. اليوم أدعونا إلى تخيل أنفسنا ليس كطلاب ومعلمين، ولكن كموظفين في مختبر جاد، وباحثين كيميائيين متمرسين. (تقنية اللعبة) الشريحة رقم 1

بداية، اسمحوا لي أن أطرح عليك سؤالاً وجهه لي أحد زملائي: "ما هو الشيء المشترك بين قرطاج القديمة وهولندا الحديثة؟" ( التعلم القائم على حل المشكلات) (مناقشة خيارات الإجابة)

في الواقع، المشاكل البيئية المشتركة بين دولة وأخرى شائعة.

مرجع تاريخي:في وقت ما، كانت قرطاج دولة قوية جدًا دافعت عن هيمنتها في البحر الأبيض المتوسط. نتيجة للحرب البونيقية الثالثة، تم تدمير المدينة التي يبلغ عدد سكانها نصف مليون نسمة بالكامل، وتم بيع السكان الباقين على قيد الحياة كعبيد. وهتف الرومان: "Carthago delendam esse!" ("يجب تدمير قرطاج!").الشريحة رقم 2

وكان المكان الذي تقع فيه المدينة مغطى بالملح. لا أحد يغطي هولندا الحديثة بالملح، لكن هذه الدولة تقاتل بنشاط ضد العالمية مشاكل بيئيةبما في ذلك تلك الناجمة عن الفيضانات. (اتصالات متعددة التخصصات)

سؤال إشكالي:

هل تعتقد أن هناك مشاكل بيئية في إيجوريفسك؟ أيّ؟

(تلوث التربة، تلوث المسطحات المائية، الجو، كثرة القمامة في الشوارع، الخ.)

واحدة من أهم المشاكل هيمشكلة نقاء الماء. تدخل المياه إلى نظام إمداد المياه من محطات الضخ التي ترفعها من أعماق كبيرة من الآبار الارتوازية. ولكن ذات مرة كان مصدر المياه في قرية Vysokoye (في الموقع الذي نشأت فيه Yegoryevsk) هو نهر Guslitsa. الشريحة رقم 3

دعونا نلقي نظرة على عينة حديثة من المياه من نهر جوسليتسا. تقييم اللون والشفافية والرائحة ووجود الجزيئات العالقة.

كل هذه الأساليب للتحليل تتعلقالحسية.اشرح اسم المفهوم. (أي أنها تتم بمساعدة الحواس البشرية).

سؤال للتفكير فيه:بناء على نتائج الطرق الحسية فقط، هل يمكننا استخلاص استنتاج حول النقاء البيئي لعينات المياه؟

(هذا مستحيل. قد يحتوي الماء على جزيئات لا نراها، غير مرئية ظاهريًا).

لقد وصلنا إلى المشكلة : كيفية تحديد وجود جزيئات غير مرئية في المحلول؟ (التعلم القائم على حل المشكلات)

المرحلة الثانية - حل المشكلة

هدف بحثنا اليوم: دراسة بعض طرق التحليل النوعي للمحاليل المائية (أي محتوى الجزيئات المختلفة فيها). ما هي الأساليب التي يمكنك استخدامها؟

(يمكن إجراء التفاعلات الكيميائية -ردود الفعل النوعية، مما يثبت وجود جزيئات معينة في المحلول.)

أو يمكنك استخدام مواد خاصة -المؤشرات.

سؤال للتفكير فيه:أنت على دراية بالمؤشرات من علم الأحياء والفيزياء والدورات الأخرى التخصصات الأكاديمية. ما رأيك في معنى مصطلح "المؤشر" في الكيمياء؟

إصلاح تعريف على الشريحة: الشريحة رقم 4

مؤشر هي مادة يتغير لونها حسب بيئة المحلول.

سؤال للتفكير فيه:هل تفهم كل شيء في هذا التعريف؟

(ما هو "وسيط الحل"؟ ما هي أنواعه؟) هذاموضوع درسنا اليوم، اكتبه في دفترك:

« بيئة المحاليل المائية ».

سيساعدك علم المنطق العظيم على التعرف على أنواع الأوساط في المحاليل المائية!... ومعرفة فئات المركبات غير العضوية.

أقترح بناء السلسلة المنطقية الأولى من خلال الإجابة على الأسئلة ذات الصلة:

1. إلى أي فئة تنتمي المواد ذات الصيغ: HCl، H 2 SO 4، HNO 3، H 2 س؟ (الأحماض) الشريحة رقم 5
2. ما الكاتيونات التي تتشكل في المحلول أثناء التفكك من هذه الفئةروابط؟ (كاتيونات الهيدروجين)

اكتب معادلة تفكك حمض النيتريك على السبورة

HNO 3 → ح + + رقم 3 -

ملحوظة: اسم وسط المحلول في هذه الحالة يأتي من اسم فئة المركبات المقابلة (البيئة الحمضية).

1. أنشئ السلسلة المنطقية التالية للمركبات المعبر عنها بالصيغ: NaOH, Ca(OH) 2، كوه، با (أوه) 2 . (القواعد، القلويات) الشريحة رقم 6

اكتب معادلة التفكك التام لهيدروكسيد الباريوم على السبورة

با(OH) 2 → با 2+ + 2OH -

تلميح: تذكر تصنيف القواعد! هل تتفكك جميع القواعد الموجودة في المحلول المائي إلى أيونات؟ يأتي اسم الوسط من اسم القواعد القابلة للذوبان. (قلوية)

1. إلى أي فئة تنتمي المواد التالية: كبريتات البوتاسيوم، كلوريد الباريوم، نترات الكالسيوم؟ (ملح). الشريحة رقم 7 ك 2 SO 4، BaCl 2، Ca(NO 3) 2
2. عندما تذوب هذه المركبات في الماء، هل تتكون جزيئات تميز طبيعة المحلول الحمضية أو القلوية؟ (لم تشكل)

اكتب معادلة تفكك كبريتات البوتاسيوم على السبورة

ك 2 سو 4 → 2 ك + + سو 4 2-

ملحوظة: اسم الوسط يأتي من غياب كاتيونات الهيدروجين وأنيونات مجموعة الهيدروكسيد. (حيادي)

لنقم بإنشاء مخطط تصنيف للبيئات مخطط على السبورة(بيداغوجيا التعاون)

بيئة المحاليل المائية

_______________ ________________

___________________

(تمارين للعيون)

لذلك اكتشفنا أن هناك ثلاثة أنواع من بيئات المحاليل المائية (الحمضية والمتعادلة والقلوية).

ستساعدنا المؤشرات التي ناقشناها بالفعل في بداية الدرس على قياس مستوى حموضة البيئة المائية.

المؤشرات - وهي مواد يتغير لونها حسب بيئة المحلول.

المؤشرات مختلفة. اليوم سوف نتعرف على ثلاثة رئيسية:عباد الشمس الأزرق، برتقال الميثيل والفينول فثالين.

يتغير لون كل منها بشكل مختلف اعتمادًا على بيئة الحل، لذا فإن مهمتنا هي تحديد المؤشر الأمثل لكل بيئة حل.

لنقم بإعداد جدول للعمل به: الشريحة رقم 9

		ميتيل برتقالي	الفينول فثالين
محلول حمضي
محلول قلوي
محلول الملح

صب 2-3 مل من محلول حمض الهيدروكلوريك في ثلاثة أنابيب اختبار. أضف قطرة واحدة من المؤشرات لكل منها (في أنبوب الاختبار رقم 1 - برتقال الميثيل، في أنبوب الاختبار رقم 2 - الفينول فثالين، في أنبوب الاختبار رقم 3 - عباد الشمس الأزرق).

قم بتسجيل التغييرات الملحوظة في دفتر الملاحظات الخاص بك.

يمارس: حدد اسم المؤشر الأكثر ملاءمة للاستخدام لتحديد حموضة المحلول المائي!

صب 2-3 مل من محلول هيدروكسيد الصوديوم في ثلاثة أنابيب اختبار. أضف قطرة واحدة من المؤشرات لكل منها (في أنبوب الاختبار رقم 1 - برتقال الميثيل، في أنبوب الاختبار رقم 2 - الفينول فثالين، في أنبوب الاختبار رقم 3 - عباد الشمس الأزرق).

لاحظ تغير اللون. سجل التغييرات الملحوظة في دفتر ملاحظات

يمارس: حدد اسم المؤشر الأكثر ملاءمة للاستخدام لتحديد البيئة القلوية لمحلول مائي!

مناقشة النتائج التجريبية. ملء الجدول في دفتر (الطلاب) وعلى الشريحة (المعلم).(بيداغوجيا التعاون)

صياغة الاستنتاجات:في البيئة الحمضية، يصبح لون الميثيل البرتقالي أحمر، وعباد الشمس أحمر، ولا يغير الفينول فثالين لونه. ولذلك، فإن المؤشر الأمثل لتحديد البيئة الحمضية للحل هوميتيل برتقالي.

في البيئة القلوية، يتحول لون الميثيل البرتقالي إلى اللون الأصفر، ويتحول لون عباد الشمس إلى اللون الأزرق، ويتحول لون الفينول فثالين إلى اللون القرمزي. ولذلك، فإن المؤشر الأمثل لتحديد البيئة القلوية هوالفينول فثالين.

أنت مسلح بالمعرفة الجديدة. هل يمكنك الآن دراسة بيئة عينة الماء؟

حاول تحديد بيئة عينة الماء باستخدام المؤشرات المثالية، وللقيام بذلك فقط، اسكب كمية صغيرة من ماء الاختبار من كوب كيميائي في ثلاثة أنابيب اختبار نظيفة وأضف المؤشر المناسب (الفينول فثالين، برتقال الميثيل) إلى كل منها.

هل تلاحظ تغيرات كبيرة في لون المؤشرات في المحاليل؟ (لا).

ما هي الفرضيات التي يمكنك طرحها؟

1. بيئة المحلول ليست حمضية جدًا أو قلوية جدًا، لذلك لا يمكن للمؤشرات اكتشاف الفرق.
2. الوسط محايد، لذلك لا يتغير لون المؤشرات.

في الواقع، فإن نطاق خصائص بيئة المحلول واسع جدًا: من الحمضية القوية إلى القلوية القوية.

ويتم التعبير عنها بالوحدات من 0 إلى 14 والتي تسمى قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) -قيمه الحامضيه.(التعلم المتقدم)

قيمه الحامضيه– القيمة التي تميز محتوى كاتيونات الهيدروجين في المحلول. هناك مؤشرات عالمية دقيقة.الشريحة رقم 10

التعلم المتقدم. من وجهة نظر علمية، الرقم الهيدروجيني سلبي اللوغاريتم العشريتركيز أيونات الهيدروجين في المحلول . حتى الآن، هناك الكثير من الكلمات غير المفهومة بالنسبة لك، ولكن في الصف الحادي عشر سنعود إلى دراسة هذه الكمية وسننظر فيها بمزيد من التفصيل من منظور المعرفة التي ستكون لديك بحلول ذلك الوقت.

مهمة في دفتر:

باستخدام المعلومات التي تم الحصول عليها، حدد العلاقة بين قيمة الرقم الهيدروجيني وبيئة الحل. اكتب استنتاجاتك في دفتر ملاحظاتك.

الاستنتاجات:

عند درجة الحموضة > 7 بيئة الحلقلوية

عند الرقم الهيدروجيني = 7 بيئة الحلحيادي

عند الرقم الهيدروجيني< 7 среда раствора حامِض

لتحديد قيمة الرقم الهيدروجيني وتحديد بيئة المحلول بشكل أكثر دقة، هناك طرق مختلفة: معايرة القاعدة الحمضية، أو قياس القوة الدافعة الكهربائية (EMF)، أو استخدام ورق المؤشر العالمي.

ضع ورقة المؤشر العالمي في عينة من الماء في كوب.

قارن اللون الذي تم الحصول عليه عليه بمقياس ألوان الأس الهيدروجيني.

سؤال للتفكير فيه: ما هي بيئة الحل للعينة التي أعطيت لك؟

ومن الجدير بالتأكيد تحديد نوع الوسيط من حيث القوة (ضعيف، قوي).

سؤال إشكالي: حسنًا، هل يمكنك الآن استخلاص استنتاج حول الحالة البيئية لعينة المياه المقدمة لك؟

(لا. لأننا لا نعرف المعايير البيئية، لا نعرف ما الذي نقارن به عيناتنا).

يمكنك مقارنة مستوى الحموضة للعينات المعطاة بالمقياس التقليدي لقيم الرقم الهيدروجيني لبعض المحاليل.

يتم وضع مقياس لقيم الرقم الهيدروجيني على الشريحة الشريحة رقم 11

القضايا الإشكالية:

1. ما هي السوائل التي تعتقد أنه لا ينصح بها للأشخاص الذين يعانون من قرحة المعدة؟ لماذا؟

(جميع المحاليل الحمضية الضعيفة والقوية (القهوة والليمون والتفاح وعصير الطماطم والكوكا كولا) يمكن أن تسبب تفاقم مرض القرحة الهضمية بسبب الحموضة الزائدة).

1. ما هو القاسم المشترك برأيك بين الأمونيا التي تضيفها ربات البيوت إلى الماء لغسل الزجاج والصابون الذي نستخدمه لغسل أيدينا؟

(كل من محلول الصابون والأمونيا قلويان، مما يساعد على إزالة الأوساخ).الشريحة رقم 12

سؤال إشكالي:في بعض الأحيان نحتاج إلى تحديد بيئة الحل في المنزل. لكن ليس لدي ورقة مؤشر عالمية في متناول اليد. ما يجب القيام به؟ (التعلم القائم على حل المشكلات)

معلومة: وتبين أن بعض الخضار والفواكه لديها قدرة المؤشر. أنها تحتوي على صبغة حساسة لدرجة الحموضة (الأنثوسيانين).

وهذه هي الثمار ذات اللون الأزرق الداكن، أرجواني: البنجر، التوت الأسود، الكشمش الأسود، الكرز، العنب الداكن، بما في ذلك الملفوف الأحمر.

معلومة: في المنزل، يمكنك عمل أوراق مؤشرة.

أحضري عصير الملفوف الأحمر وانقعي به بعض قطع ورق الترشيح. يجب أن تترك الأوراق لتجف. بعد ذلك، قم بتقطيع ورق الترشيح إلى شرائح رفيعة.أوراق المؤشر جاهزة!تجارب ناجحة لك! (إنسانية-شخصية)

المرحلة الثالثة. المرحلة النهائية من الدراسة:

لقد وصلنا إلى نهاية بحثنا. لقد قلت سابقًا أنه من أجل التوصل إلى نتيجة حول امتثال عينات المياه لمعايير الحموضة، يجب أن نمتلكها معلومات مفيدةحول المعايير الصحية والنظافة المعمول بها في العالم وفي بلدنا.

معلومات مفيدة:وفقًا للمتطلبات الصحية لجودة المياه لأنظمة إمدادات مياه الشرب المركزية (SanPiN 2.1.4.559-96)، يجب أن تكون مياه الشرب غير ضارة وفقًا لـ التركيب الكيميائيولها خصائص حسية مواتية.

قيمة الرقم الهيدروجيني ل يشرب الماءيجب أن تتوافق مع المعيار 6-9 وحدات، للخزانات 6.5 - 8.5. وقد وجد الباحثون أن البيئة الحمضية مدمرة بشكل خاص للحياة المائية من البيئة القلوية. في النباتات المائية، تؤثر الزيادة في حموضة الماء في المقام الأول على انتهاك استقلاب الكالسيوم وتكوين أغشية الخلايا، وتقسيمها، وكذلك مسار تفاعل التمثيل الضوئي.

ل اجسام مائيةومياه الشرب يجب ألا يتجاوز محتوى النترات 45 ملغم / لتر والفوسفات - 3.5 ملغم / لتر. تساهم أيونات النترات والفوسفات في زيادة نمو المسطحات المائية بالنباتات، مما يتسبب في نمو العوالق. وهذا بدوره يموت ويمتص كمية كبيرة من الأكسجين، مما يحرم الماء من قدرته على التنقية الذاتية. النترات يمكن أن تكون سامة للناس والحياة المائية.

تؤدي زيادة محتوى الحديد في الماء إلى ترسب الحديد في الكبد وهو أكثر ضررًا بكثير من إدمان الكحول. الحد الأقصى المسموح به لتركيز الحديد في الماء هو 0.3 ملغم / لتر. (التقنيات المنقذة للصحة)

ثالثا. انعكاس قضايا للمناقشة:

1. هل تتوافق قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه التي يتم اختبارها مع القاعدة؟
2. في أي المستحضرات يحتوي المحلول على محلول حمضي؟
3. في أي الاستعدادات يكون المحلول قلويًا؟
4. كيف يتغير لون المؤشرات في مثل هذه البيئة؟

السؤال الرئيسي:

هل تعتقدون أن المعلومات التي تم الحصول عليها حتى الآن حول جودة عينات المياه كافية للتوصل إلى نتيجة نهائية حول مدى ملاءمتها البيئية ونقائها؟(لا تكفي. دراسة كاملة) التحليل النوعيعلى محتوى الجزيئات المختلفة – الأيونات) فيه).

الخلاصة: تحتاج إلى دراسة الموضوع لفترة طويلة وبعناية من أجل استخلاص استنتاجات كاملة وصحيحة من البحث.

د.ز. الفقرة 28، على سبيل المثال. رقم 2،3 صفحة 46

التحلل المائي للأملاح. بيئة المحاليل المائية: حمضية، متعادلة، قلوية

وفقا للنظرية التفكك الكهربائيفي المحلول المائي، تتفاعل جزيئات المذاب مع جزيئات الماء. مثل هذا التفاعل يمكن أن يؤدي إلى تفاعل التحلل المائي (من اليونانية. هيدرو- ماء، تحلل- الاضمحلال والتحلل).

التحلل المائي هو تفاعل التحلل الأيضي للمادة مع الماء.

تخضع للتحلل المائي مواد مختلفة: أملاح غير عضوية، كربيدات وهيدريدات معدنية، هاليدات غير معدنية؛ العضوية - الهالوكانات، استراتوالدهون والكربوهيدرات والبروتينات والنيوكليوتيدات.

المحاليل المائية للأملاح لها معان مختلفةالرقم الهيدروجيني وأنواع مختلفة من الوسائط - الحمضية (الرقم الهيدروجيني 7$)، المحايدة (الرقم الهيدروجيني = 7$). ويفسر ذلك حقيقة أن الأملاح الموجودة في المحاليل المائية يمكن أن تخضع للتحلل المائي.

جوهر التحلل المائي يأتي إلى التبادل التفاعل الكيميائيالكاتيونات أو الأنيونات من الملح مع جزيئات الماء. ونتيجة لهذا التفاعل، يتم تشكيل مركب منفصل قليلاً (إلكتروليت ضعيف). وفي المحلول الملحي المائي، يظهر فائض من الأيونات الحرة $H^(+)$ أو $OH^(-)$، ويصبح المحلول الملحي حمضيًا أو قلويًا، على التوالي.

تصنيف الأملاح

يمكن اعتبار أي ملح بمثابة نتاج تفاعل القاعدة مع الحمض. على سبيل المثال، يتكون الملح $KClO$ من القاعدة القوية $KOH$ والحمض الضعيف $HClO$.

اعتمادا على قوة القاعدة والحمض، يمكن تمييز أربعة أنواع من الأملاح.

دعونا ننظر في سلوك الأملاح بأنواعها المختلفة في المحلول.

1. أملاح تتكون من قاعدة قوية وحمض ضعيف.

على سبيل المثال، يتكون ملح سيانيد البوتاسيوم $KCN$ من القاعدة القوية $KOH$ والحمض الضعيف $HCN$:

$(KOH)↙(\text"قاعدة أحادية الحمض قوية")←KCN→(HCN)↙(\text"حمض أحادي ضعيف")$

1) تفكك عكسي طفيف لجزيئات الماء (إلكتروليت مذبذب ضعيف جدًا)، والذي يمكن تبسيطه بالمعادلة

$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-);$

$KCN=K^(+)+CN^(-)$

تتفاعل الأيونات $Н^(+)$ و$CN^(-)$ المتكونة أثناء هذه العمليات مع بعضها البعض، وترتبط بجزيئات إلكتروليت ضعيف - حمض الهيدروسيانيك $HCN$، في حين أن الهيدروكسيد - $ОН^(-) ويبقى أيون $ في المحلول، وبالتالي يتم تحديد بيئته القلوية. يحدث التحلل المائي عند أنيون $CN^(-)$.

دعونا نكتب المعادلة الأيونية الكاملة للعملية الجارية (التحلل المائي):

$K^(+)+CN^(-)+H_2O(⇄)↖(←)HCN+K^(+)+OH^(-).$

هذه العملية قابلة للعكس، و التوازن الكيميائيتحول إلى اليسار (باتجاه تكوين المواد الأولية)، لأن الماء هو إلكتروليت أضعف بكثير من حمض الهيدروسيانيك $HCN$.

$CN^(-)+H_2O⇄HCN+OH^(-).$

المعادلة تبين أن:

أ) توجد أيونات هيدروكسيد حرة $OH^(-)$ في المحلول، وتركيزها أكبر منه في الماء النقي، وبالتالي فإن المحلول الملحي $KCN$ لديه بيئة قلوية(الرقم الهيدروجيني > 7$)؛

ب) تشارك أيونات $CN^(-)$ في التفاعل مع الماء، وفي هذه الحالة يقولون ذلك التحلل الأنيوني. أمثلة أخرى للأنيونات التي تتفاعل مع الماء:

لنفكر في التحلل المائي لكربونات الصوديوم $Na_2CO_3$.

$(NaOH)↙(\text"قاعدة أحادية الحمض قوية")←Na_2CO_3→(H_2CO_3)↙(\text"حمض ديباسيك ضعيف")$

يحدث التحلل المائي للملح عند أنيون $CO_3^(2-)$.

$2Na^(+)+CO_3^(2-)+H_2O(⇄)↖(←)HCO_3^(-)+2Na^(+)+OH^(-).$

$CO_2^(2-)+H_2O⇄HCO_3^(-)+OH^(-).$

منتجات التحلل المائي - الملح الحمضي$NaHCO_3$ وهيدروكسيد الصوديوم $NaOH$.

يكون وسط المحلول المائي لكربونات الصوديوم قلويًا ($pH> 7$)، لأن تركيز أيونات $OH^(-)$ في المحلول يزداد. يمكن أيضًا أن يخضع الملح الحمضي $NaHCO_3$ للتحلل المائي، والذي يحدث بدرجة صغيرة جدًا ويمكن إهماله.

لتلخيص ما تعلمته عن التحلل المائي الأنيوني:

أ) وفقًا للأنيون، عادة ما يتم تحلل الأملاح بشكل عكسي؛

ب) ينزاح التوازن الكيميائي في مثل هذه التفاعلات بقوة إلى اليسار؛

ج) يكون تفاعل الوسط في محاليل الأملاح المماثلة قلويًا ($pH > 7$)؛

د) التحلل المائي للأملاح المتكونة من الأحماض المتعددة القاعدة الضعيفة ينتج أملاحًا حمضية.

2. أملاح تتكون من حمض قوي وقاعدة ضعيفة.

دعونا نفكر في التحلل المائي لكلوريد الأمونيوم $NH_4Cl$.

$(NH_3·H_2O)↙(\text"قاعدة أحادية الحمض ضعيفة")←NH_4Cl→(HCl)↙(\text"حمض أحادي قوي")$

في المحلول الملحي المائي تحدث عمليتان:

1) تفكك عكسي طفيف لجزيئات الماء (إلكتروليت مذبذب ضعيف جدًا)، والذي يمكن تبسيطه بالمعادلة:

$H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+OH^(-)$

2) التفكك الكامل للملح (إلكتروليت قوي):

$NH_4Cl=NH_4^(+)+Cl^(-)$

تتفاعل الأيونات $OH^(-)$ و$NH_4^(+)$ الناتجة مع بعضها البعض لإنتاج $NH_3·H_2O$ (إلكتروليت ضعيف)، بينما تظل الأيونات $H^(+)$ في المحلول، مما يتسبب في تفككها. البيئة الأكثر حمضية.

المعادلة الأيونية الكاملة للتحلل المائي هي:

$NH_4^(+)+Cl^(-)+H_2O(⇄)↖(←)H^(+)+Cl^(-)NH_3·H_2O$

هذه العملية قابلة للعكس، حيث يتحول التوازن الكيميائي نحو تكوين المواد الأولية، لأن الماء $Н_2О$ هو إلكتروليت أضعف بكثير من هيدرات الأمونيا $NH_3·H_2O$.

المعادلة الأيونية المختصرة للتحلل المائي:

$NH_4^(+)+H_2O⇄H^(+)+NH_3·H_2O.$

المعادلة تبين أن:

أ) توجد أيونات هيدروجين حرة $H^(+)$ في المحلول، وتركيزها أكبر منه في الماء النقي، وبالتالي فإن المحلول الملحي البيئة الحمضية($الرقم الهيدروجيني

ب) تشارك كاتيونات الأمونيوم $NH_4^(+)$ في التفاعل مع الماء؛ في هذه الحالة يقولون أنه قادم التحلل المائي بواسطة الكاتيون.

يمكن أيضًا أن تشارك الكاتيونات المشحونة المضاعفة في التفاعل مع الماء: مشحونة بشكل مزدوج$М^(2+)$ (على سبيل المثال، $Ni^(2+)، Cu^(2+)، Zn^(2+)...$)، باستثناء كاتيونات الفلزات القلوية الأرضية، ثلاثة شاحن$M^(3+)$ (على سبيل المثال، $Fe^(3+)، Al^(3+)، Cr^(3+)...$).

دعونا نفكر في التحلل المائي لنترات النيكل $Ni(NO_3)_2$.

$(Ni(OH)_2)↙(\text"قاعدة حمض ثنائي ضعيف")←Ni(NO_3)_2→(HNO_3)↙(\text"حمض أحادي القاعدة قوي")$

يحدث التحلل المائي للملح عند الكاتيون $Ni^(2+)$.

المعادلة الأيونية الكاملة للتحلل المائي هي:

$Ni^(2+)+2NO_3^(-)+H_2O(⇄)↖(←)NiOH^(+)+2NO_3^(-)+H^(+)$

المعادلة الأيونية المختصرة للتحلل المائي:

$Ni^(2+)+H_2O⇄NiOH^(+)+H^(+).$

منتجات التحلل المائي - الملح الأساسي$NiOHNO_3$ وحمض النيتريك $HNO_3$.

يكون وسط المحلول المائي لنترات النيكل حامضيًا (РН

يحدث التحلل المائي لملح $NiOHNO_3$ بدرجة أقل بكثير ويمكن إهماله.

لتلخيص ما تعلمته عن التحلل المائي الكاتيوني:

أ) وفقا للكاتيون، يتم تحلل الأملاح، كقاعدة عامة، بشكل عكسي؛

ب) تحول التوازن الكيميائي للتفاعلات بقوة إلى اليسار؛

ج) يكون تفاعل الوسط في محاليل هذه الأملاح حمضيا (pH

د) التحلل المائي للأملاح المتكونة من قواعد متعددة الأحماض الضعيفة ينتج أملاحًا قاعدية.

3. أملاح تتكون من قاعدة ضعيفة وحمض ضعيف.

من الواضح أنه من الواضح لك بالفعل أن هذه الأملاح تخضع للتحلل المائي لكل من الكاتيون والأنيون.

يربط الكاتيون الأساسي الضعيف أيونات $OH^(-)$ من جزيئات الماء، ويتشكل أساس ضعيف; يرتبط أنيون الحمض الضعيف بأيونات $H^(+)$ من جزيئات الماء، ويتكون حمض ضعيف. يمكن أن يكون تفاعل محاليل هذه الأملاح محايدًا أو حمضيًا ضعيفًا أو قلويًا قليلاً. يعتمد هذا على ثوابت تفكك الشوارد الضعيفة - الحمض والقاعدة، والتي تتشكل نتيجة التحلل المائي.

على سبيل المثال، فكر في التحلل المائي لملحين: أسيتات الأمونيوم $NH_4(CH_3COO)$ وفورمات الأمونيوم $NH_4(HCOO)$:

1) $(NH_3·H_2O)↙(\text"قاعدة أحادية الحمض ضعيفة")←NH_4(CH_3COO)→(CH_3COOH)↙(\text"حمض أحادي القاعدة قوي");$

2) $(NH_3·H_2O)↙(\text"قاعدة أحادية الحمض ضعيفة")←NH_4(HCOO)→(HCOOH)↙(\text"حمض أحادي القاعدة ضعيف").$

في المحاليل المائية لهذه الأملاح، تتفاعل كاتيونات القاعدة الضعيفة $NH_4^(+)$ مع أيونات الهيدروكسي $OH^(-)$ (تذكر أن الماء يتفكك $H_2O⇄H^(+)+OH^(-)$ ) ، وتتفاعل الأحماض الضعيفة الأنيونية $CH_3COO^(-)$ و$HCOO^(-)$ مع الكاتيونات $Н^(+)$ لتكوين جزيئات من الأحماض الضعيفة - الخل $CH_3COOH$ والفورميك $HCOOH$.

دعونا نكتب المعادلات الأيونية للتحلل المائي:

1) $CH_3COO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄CH_3COOH+NH_3·H_2O;$

2) $HCOO^(-)+NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3·H_2O+HCOOH.$

في هذه الحالات، يكون التحلل المائي قابلا للعكس أيضا، ولكن يتم تحويل التوازن نحو تكوين منتجات التحلل المائي - اثنين من الشوارد الضعيفة.

في الحالة الأولى، يكون وسط المحلول متعادلًا (pH = 7$)، لأن $K_D(CH_3COOH)=K+D(NH_3·H_2O)=1.8·10^(-5)$. وفي الحالة الثانية، يكون وسط المحلول حمضيًا ضعيفًا (pH

كما لاحظت بالفعل، فإن التحلل المائي لمعظم الأملاح هو عملية قابلة للعكس. في حالة التوازن الكيميائي، يتم تحلل جزء فقط من الملح. إلا أن بعض الأملاح تتحلل تماماً بالماء، مثلاً. التحلل المائي الخاص بهم هو عملية لا رجعة فيها.

في جدول "قابلية ذوبان الأحماض والقواعد والأملاح في الماء" ستجد الملاحظة: "في البيئة المائية"تتحلل" - وهذا يعني أن هذه الأملاح تخضع لتحلل مائي لا رجعة فيه. على سبيل المثال، يخضع كبريتيد الألومنيوم $Al_2S_3$ في الماء لتحلل مائي لا رجعة فيه، نظرًا لأن أيونات $H^(+)$ التي تظهر أثناء التحلل المائي للكاتيون ترتبط بأيونات $OH^(-)$ المتكونة أثناء التحلل المائي للأنيون. وهذا يعزز التحلل المائي ويؤدي إلى تكوين هيدروكسيد الألومنيوم غير القابل للذوبان وغاز كبريتيد الهيدروجين:

$Al_2S_3+6H_2O=2Al(OH)_3↓+3H_2S$

ولذلك، لا يمكن الحصول على كبريتيد الألومنيوم $Al_2S_3$ عن طريق تفاعل التبادل بين المحاليل المائية لملحين، على سبيل المثال، كلوريد الألومنيوم $AlCl_3$ وكبريتيد الصوديوم $Na_2S$.

من الممكن أيضًا حدوث حالات أخرى من التحلل المائي الذي لا رجعة فيه، وليس من الصعب التنبؤ بها، لأنه لكي تكون العملية لا رجعة فيها، من الضروري أن يغادر أحد منتجات التحلل المائي على الأقل مجال التفاعل.

لتلخيص ما تعلمته عن كل من التحلل المائي الكاتيوني والأيوني:

أ) إذا تم تحلل الأملاح عند الكاتيون والأنيون بشكل عكسي، فإن التوازن الكيميائي في تفاعلات التحلل المائي يتحول إلى اليمين؛

ب) يكون تفاعل الوسط إما محايدًا، أو ضعيف الحموضة، أو ضعيف القلوية، وهو ما يعتمد على نسبة ثوابت التفكك للقاعدة والحمض الناتجين؛

ج) يمكن للأملاح أن تحلل كلاً من الكاتيون والأنيون بشكل لا رجعة فيه إذا غادر أحد نواتج التحلل المائي على الأقل مجال التفاعل.

4. الأملاح التي تتكون من قاعدة قوية وحمض قوي لا تخضع للتحلل المائي.

من الواضح أنك توصلت إلى هذا الاستنتاج بنفسك.

دعونا نفكر في سلوك كلوريد البوتاسيوم $KCl$ في المحلول.

$(KOH)↙(\text"قاعدة أحادية الحمض قوية")←KCl→(HCl)↙(\text"حمض أحادي قوي").$

يتفكك الملح في المحلول المائي إلى أيونات ($KCl=K^(+)+Cl^(-)$)، ولكن عند التفاعل مع الماء، لا يمكن تكوين إلكتروليت ضعيف. وسط الحل محايد ($pH=7$)، لأن تركيزات $H^(+)$ و $OH^(-)$ في المحلول متساوية، كما هو الحال في الماء النقي.

تشتمل الأمثلة الأخرى على هذه الأملاح على هاليدات فلز قلوي، نترات، بيركلورات، كبريتات، كرومات وثنائي كرومات، هاليدات فلز قلوي ترابي (بخلاف الفلوريدات)، نترات وبيركلورات.

تجدر الإشارة أيضًا إلى أن تفاعل التحلل المائي القابل للانعكاس يطيع تمامًا مبدأ Le Chatelier. لهذا يمكن تعزيز التحلل المائي للملح(وحتى جعله لا رجعة فيه) بالطرق التالية:

أ) إضافة الماء (تقليل التركيز)؛

ب) تسخين المحلول مما يزيد من تفكك الماء الماص للحرارة:

$H_2O⇄H^(+)+OH^(-)-57$ كيلوجول،

مما يعني أن كمية $H^(+)$ و$OH^(-)$، الضرورية للتحلل المائي للملح، تزداد؛

ج) ربط أحد منتجات التحلل المائي في مركب قليل الذوبان أو إزالة أحد المنتجات في الطور الغازي؛ على سبيل المثال، سيتم تعزيز التحلل المائي لسيانيد الأمونيوم $NH_4CN$ بشكل كبير بسبب تحلل هيدرات الأمونيا لتكوين الأمونيا $NH_3$ والماء $H_2O$:

$NH_4^(+)+CN^(-)+H_2O⇄NH_3·H_2O+HCN.$

$NH_3()↖(⇄)H_2$

التحلل المائي للأملاح

أسطورة:

يمكن قمع التحلل المائي (تقليل كمية الملح التي يتم تحللها بشكل كبير) عن طريق القيام بما يلي:

أ) زيادة تركيز المادة المذابة.

ب) تبريد المحلول (لتقليل التحلل المائي، ينبغي تخزين المحاليل الملحية مركزة وفي درجات حرارة منخفضة)؛

ج) إدخال أحد منتجات التحلل المائي في المحلول؛ على سبيل المثال، تحمض المحلول إذا كانت بيئته نتيجة التحلل المائي حمضية، أو قلوية إذا كانت قلوية.

معنى التحلل المائي

التحلل المائي للأملاح عملي و الأهمية البيولوجية. حتى في العصور القديمة، تم استخدام الرماد كمنظف. يحتوي الرماد على كربونات البوتاسيوم $K_2CO_3$، والتي تتحلل إلى أنيون في الماء؛ يصبح المحلول المائي صابونيًا بسبب أيونات $OH^(-)$ المتكونة أثناء التحلل المائي.

حاليًا، نستخدم في الحياة اليومية الصابون ومساحيق الغسيل والمنظفات الأخرى. المكون الرئيسي للصابون هو أملاح الصوديوم والبوتاسيوم ذات الأحماض الدهنية الأعلى. الأحماض الكربوكسيلية: ستيرات، بالميتات، والتي يتم تحللها.

يتم التعبير عن التحلل المائي لستيرات الصوديوم $C_(17)H_(35)COONa$ بالمعادلة الأيونية التالية:

$C_(17)H_(35)COO^(-)+H_2O⇄C_(17)H_(35)COOH+OH^(-)$,

أولئك. الحل لديه بيئة قلوية قليلا.

تكوين مساحيق الغسيل وغيرها المنظفاتيتم إدخال أملاح الأحماض غير العضوية (الفوسفات، الكربونات) بشكل خاص، مما يعزز تأثير التنظيف عن طريق زيادة الرقم الهيدروجيني للوسط.

الأملاح التي تخلق البيئة القلوية اللازمة للمحلول موجودة في المطور الفوتوغرافي. هذه هي كربونات الصوديوم $Na_2CO_3$، وكربونات البوتاسيوم $K_2CO_3$، والبوراكس $Na_2B_4O_7$ والأملاح الأخرى التي تتحلل عند الأنيون.

إذا كانت حموضة التربة غير كافية، تصاب النباتات بمرض يسمى داء الاخضرار. وتتمثل أعراضه في اصفرار أو بياض الأوراق وتأخر النمو والتطور. إذا كان $pH_(soil) > 7.5$، فسيتم إضافة سماد كبريتات الأمونيوم $(NH_4)_2SO_4$ إليه، مما يساعد على زيادة الحموضة بسبب التحلل المائي للكاتيون الموجود في التربة:

$NH_4^(+)+H_2O⇄NH_3·H_2O$

إن الدور البيولوجي للتحلل المائي لبعض الأملاح التي يتكون منها جسمنا لا يقدر بثمن. على سبيل المثال، يحتوي الدم على أملاح بيكربونات الصوديوم وفوسفات هيدروجين الصوديوم. دورهم هو الحفاظ على رد فعل معين للبيئة. يحدث هذا بسبب التحول في توازن عمليات التحلل المائي:

$HCO_3^(-)+H_2O⇄H_2CO_3+OH^(-)$

$HPO_4^(2-)+H_2O⇄H_2PO_4^(-)+OH^(-)$

إذا كان هناك فائض من أيونات $H^(+)$ في الدم، فإنها ترتبط بأيونات هيدروكسيد $OH^(-)$، وينزاح التوازن إلى اليمين. مع وجود فائض من أيونات هيدروكسيد $OH^(-)$، ينزاح التوازن إلى اليسار. ونتيجة لهذا فإن حموضة دم الشخص السليم تتقلب قليلاً.

مثال آخر: يحتوي اللعاب البشري على أيونات $HPO_4^(2-)$. بفضلهم، يتم الحفاظ على بيئة معينة في تجويف الفم (الرقم الهيدروجيني=7-7.5$).

يمكن أن يكون تفاعل محلول المواد في المذيب من ثلاثة أنواع: محايد وحمضي وقلوي. يعتمد التفاعل على تركيز أيونات الهيدروجين H+ في المحلول.

يتفكك الماء النقي بدرجة صغيرة جدًا إلى أيونات H + وأيونات الهيدروكسيل OH - .

قيمه الحامضيه

يعد مؤشر الهيدروجين طريقة مريحة ومقبولة بشكل عام للتعبير عن تركيز أيونات الهيدروجين. بالنسبة للمياه النقية، فإن تركيز H + يساوي تركيز OH -، وناتج تركيزات H + وOH -، معبرًا عنه بأيونات الجرام لكل لتر، هو قيمة ثابتة تساوي 1.10 -14

من هذا المنتج يمكنك حساب تركيز أيونات الهيدروجين: =√1.10 -14 =10 -7 /g-ion/l/.

عادة ما يتم الإشارة إلى حالة التوازن /"المحايدة"/ بواسطة الرقم الهيدروجيني 7/p - اللوغاريتم السلبي للتركيز، H - أيونات الهيدروجين، 7 - الأس ذو الإشارة المعاكسة/.

المحلول ذو الرقم الهيدروجيني أكبر من 7 يكون قلويًا، ويحتوي على أيونات H + أقل من OH -؛ المحلول ذو الرقم الهيدروجيني أقل من 7 يكون حمضيًا ويحتوي على أيونات H + أكثر من OH -.

تحتوي السوائل المستخدمة عمليًا على تركيز أيونات الهيدروجين، والتي تتراوح عادةً ضمن نطاق الأس الهيدروجيني من 0 إلى 1

المؤشرات

المؤشرات هي مواد يتغير لونها حسب تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول. باستخدام المؤشرات، يتم تحديد رد فعل البيئة. المؤشرات الأكثر شهرة هي البروموبنزين، البروموثيمول، الفينول فثالين، برتقال الميثيل، وما إلى ذلك. كل مؤشر يعمل ضمن حدود معينة من الرقم الهيدروجيني. على سبيل المثال، يتغير البروموثيمول أصفرعند درجة الحموضة 6.2 إلى اللون الأزرق عند درجة الحموضة 7.6؛ مؤشر أحمر محايد - من الأحمر عند درجة الحموضة 6.8 إلى الأصفر عند درجة الحموضة 8؛ البروموبنزين - من الأصفر عند درجة الحموضة 4.0 إلى الأزرق عند درجة الحموضة 5.6؛ الفينول فثالين - من عديم اللون عند درجة الحموضة 8.2 إلى اللون الأرجواني عند درجة الحموضة 10.0، وما إلى ذلك.

لا يعمل أي من المؤشرات على مقياس الأس الهيدروجيني بأكمله من 0 إلى 14. ومع ذلك، في ممارسة الترميم، ليس من الضروري تحديد تركيزات عالية من الأحماض أو القلويات. غالبًا ما تكون هناك انحرافات بمقدار 1 - 1.5 وحدة حموضة عن الحياد في أي من الاتجاهين.

لتحديد رد فعل البيئة في ممارسة الترميم، يتم استخدام مزيج من المؤشرات المختلفة، التي تم اختيارها بطريقة تشير إلى أدنى انحرافات عن الحياد. ويسمى هذا الخليط "المؤشر العالمي".

مؤشر عالمي - سائل شفاف لون برتقالي. مع تغير طفيف في البيئة نحو القلوية، يكتسب محلول المؤشر صبغة خضراء، مع زيادة القلوية يصبح أزرق. كلما زادت قلوية سائل الاختبار، أصبح اللون الأزرق أكثر كثافة.

مع تغير طفيف في البيئة نحو الحموضة، يصبح محلول المؤشر العالمي ورديًا، مع زيادة الحموضة - أحمر (لون قرمزي أو مرقط).

تحدث تغيرات في رد فعل البيئة في اللوحات نتيجة تلفها بالعفن؛ غالبًا ما توجد التغييرات في المناطق التي تم فيها لصق الملصقات بالغراء القلوي (الكازين والغراء المكتبي وما إلى ذلك).

لإجراء التحليل، بالإضافة إلى مؤشر عالمي، تحتاج إلى الماء المقطر وورق الترشيح النظيف أبيضوقضيب زجاجي.

التقدم في التحليل

يتم وضع قطرة من الماء المقطر على ورق الترشيح ويترك لينقع. يتم وضع قطرة ثانية بجانب هذه القطرة ويتم تطبيقها على منطقة الاختبار. للحصول على اتصال أفضل، يتم فرك الورقة ذات القطرة الثانية في الأعلى برف زجاجي. ثم يتم تطبيق قطرة من المؤشر العالمي على ورق الترشيح في مناطق قطرات الماء. تعمل أول قطرة ماء كعنصر تحكم، حيث يتم مقارنة لونها بقطرة مبللة في المحلول من منطقة الاختبار. يشير التناقض في اللون مع انخفاض التحكم إلى حدوث تغيير - انحراف الوسط عن كونه محايدًا.

تحييد البيئة القلوية

يتم ترطيب المنطقة المعالجة بمحلول مائي 2٪ من حمض الخليك أو حامض الستريك. للقيام بذلك، قم بلف كمية صغيرة من الصوف القطني حول الملقط، وقم بترطيبه في محلول حمضي، ثم اعصره ثم ضعه على المنطقة المحددة.

رد فعل تأكد من التحققمؤشر عالمي!

وتستمر العملية حتى يتم تحييد المنطقة بالكامل.

وبعد أسبوع، ينبغي تكرار فحص البيئة.

تحييد الوسط الحمضي

يتم ترطيب المنطقة المعالجة بمحلول مائي 2% من هيدرات أكسيد الأمونيوم / الأمونيا /. إجراء التحييد هو نفسه كما في حالة الوسط القلوي.

يجب تكرار فحص البيئة بعد أسبوع.

تحذير:تتطلب عملية التحييد عناية كبيرة، حيث أن العلاج المفرط يمكن أن يؤدي إلى بيروكسيد أو قلوية المنطقة المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يتسبب الماء الموجود في المحاليل في انكماش القماش.