Az oxidok kémiai tulajdonságai: bázikus, amfoter, savas

Az oxidok azok összetett anyagok, amely kettőből áll kémiai elemek, amelyek közül az egyik oxidációs állapotú oxigén ($-2$).

Az oxidok általános képlete: $E_(m)O_n$, ahol $m$ az $E$ elem atomjainak száma, $n$ pedig az oxigénatomok száma. Az oxidok lehetnek kemény(homok $SiO_2$, kvarcfajták), folyékony(hidrogén-oxid $H_2O$), gáznemű(szén-oxidok: szén-dioxid $CO_2$ és szén-dioxid $CO$ gázok). Által kémiai tulajdonságok Az oxidokat sóképzőkre és nem sóképzőkre osztják.

Nem sóképző Ezek olyan oxidok, amelyek nem lépnek reakcióba lúgokkal vagy savakkal, és nem képeznek sókat. Kevés van belőlük, nemfémeket tartalmaznak.

Sóképző Ezek olyan oxidok, amelyek savakkal vagy bázisokkal reagálva sót és vizet képeznek.

A sóképző oxidok között vannak oxidok bázikus, savas, amfoter.

Bázikus oxidok- ezek olyan oxidok, amelyek bázisoknak felelnek meg. Például: a $CaO$ a $Ca(OH)_2-nek, a Na_2O a NaOH$-nak felel meg.

A bázikus oxidok jellemző reakciói:

1. Bázikus oxid + sav → só + víz (cserereakció):

$CaO+2HNO_3=Ca(NO_3)_2+H_2O$.

2. Bázikus oxid + savas oxid→ só (vegyületes reakció):

$MgO+SiO_2(→)↖(t)MgSiO_3$.

3. Bázikus oxid + víz → lúg (vegyület reakció):

$K_2O+H_2O=2KOH$.

Savas oxidok- ezek a savaknak megfelelő oxidok. Ezek nem fém-oxidok:

Az N2O5 megfelel a $HNO_3, SO_3 - H_2SO_4, CO_2 - H_2CO_3, P_2O_5 - H_3PO_4$, valamint a magas oxidációs állapotú fém-oxidoknak: $(Cr)↖(+6)O_3$ megfelel a $H_2CrO_4, (M) +7 )O_7 — HMnO_4$.

Tipikus sav-oxid reakciók:

1. Sav-oxid + bázis → só + víz (cserereakció):

$SO_2+2NaOH=Na_2SO_3+H_2O$.

2. Savas oxid + bázikus oxid → só (vegyület reakció):

$CaO+CO_2=CaCO_3$.

3. Savas oxid + víz → sav (vegyület reakció):

$N_2O_5+H_2O=2HNO_3$.

Ez a reakció csak akkor lehetséges, ha a savas oxid vízben oldódik.

Amfoter oxidoknak nevezzük, amelyek a körülményektől függően bázikus ill savas tulajdonságok. Ezek a $ZnO, Al_2O_3, Cr_2O_3, V_2O_5$. Az amfoter oxidok nem kapcsolódnak közvetlenül vízzel.

Az amfoter oxidok tipikus reakciói:

1. Amfoter oxid + sav → só + víz (cserereakció):

$ZnO+2HCl=ZnCl_2+H_2O$.

2. Amfoter oxid + bázis → só + víz vagy komplex vegyület:

$Al_2O_3+2NaOH+3H_2O(=2Na,)↙(\szöveg"nátrium-tetrahidroxoaluminát")$

$Al_2O_3+2NaOH=(2NaAlO_2)↙(\text"nátrium-aluminát")+H_2O$.

Kémiailag az oldat pH-ja sav-bázis indikátorok segítségével határozható meg.

Sav-bázis indikátorok - szerves anyag, melynek színe a közeg savasságától függ.

A leggyakoribb indikátorok a lakmusz, a metilnarancs és a fenolftalein. A lakmusz savas környezetben pirosra, lúgos környezetben kékre változik. A fenolftalein savas környezetben színtelen, lúgos környezetben azonban bíbor színűvé válik. A metilnarancs savas környezetben pirosra, lúgos környezetben sárgává válik.

A laboratóriumi gyakorlatban számos indikátort gyakran kevernek össze, és úgy választják ki, hogy a keverék színe a pH-értékek széles tartományában megváltozzon. Segítségükkel meg tudja határozni egy oldat pH-ját egy pontossággal. Ezeket a keverékeket ún univerzális mutatók.

Vannak speciális eszközök - pH-mérők, amelyekkel 0,01 pH-egység pontossággal meghatározhatja az oldatok pH-ját 0 és 14 között.

Sók hidrolízise

Ha egyes sókat vízben oldunk, a víz disszociációs folyamatának egyensúlya felborul, és ennek megfelelően megváltozik a környezet pH-ja. Ez azért van, mert a sók reakcióba lépnek a vízzel.

Sók hidrolízise – oldott sóionok vízzel való kémiai cserekölcsönhatása, amely gyengén disszociáló termékek (gyenge savak vagy bázisok molekulái, savas sók anionjai vagy bázikus sók kationjai) képződéséhez vezet, és a közeg pH-értékének megváltozásával jár együtt.

Tekintsük a hidrolízis folyamatát a sót alkotó bázisok és savak természetétől függően.

Erős savak és erős bázisok (NaCl, kno3, Na2so4 stb.) által alkotott sók.

Mondjuk hogy amikor a nátrium-klorid reakcióba lép vízzel, hidrolízisreakció megy végbe, és sav és bázis keletkezik:

NaCl + H 2 O ↔ NaOH + HCl

Ahhoz, hogy pontos képet kapjunk ennek a kölcsönhatásnak a természetéről, írjuk fel a reakcióegyenletet ionos formában, figyelembe véve, hogy ebben a rendszerben az egyetlen gyengén disszociáló vegyület a víz:

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

Ha az egyenlet bal és jobb oldalán azonos ionokat törölünk, a víz disszociációs egyenlete megmarad:

H 2 O ↔ H + + OH -

Amint látható, az oldatban nincs feleslegben H + vagy OH - ion a vízben lévő mennyiségükhöz képest. Ezenkívül nem képződik más gyengén disszociáló vagy gyengén oldódó vegyület. Ebből arra következtetünk az erős savak és bázisok által képzett sók nem hidrolízisen mennek keresztül, és ezeknek a sóknak a reakciója megegyezik a vízben tapasztaltakkal, semleges (pH = 7).

A hidrolízisreakciók ion-molekula egyenleteinek összeállításakor szükséges:

1) írja fel a só disszociációs egyenletét;

2) határozza meg a kation és az anion természetét (keresse meg egy gyenge bázis kationját vagy egy gyenge sav anionját);

3) írja fel a reakció ionos-molekuláris egyenletét, figyelembe véve, hogy a víz gyenge elektrolit, és a töltések összege az egyenlet mindkét oldalán azonos legyen!

Gyenge sav és erős bázis alkotta sók

(Na 2 CO 3 , K 2 S, CH 3 COONa És stb. .)

Tekintsük a nátrium-acetát hidrolízis reakcióját. Ez a só oldatban ionokra bomlik: CH 3 COONa ↔ CH 3 COO - + Na + ;

A Na + egy erős bázis kationja, a CH 3 COO - egy gyenge sav anionja.

A Na + kationok nem tudnak vízionokat megkötni, mivel a NaOH, egy erős bázis, teljesen ionokká bomlik. Gyenge ecetsav CH 3 COO anionjai - hidrogénionokat kötve enyhén disszociált ecetsavat képeznek:

CH 3 COO - + HON ↔ CH 3 COOH + OH -

Látható, hogy a CH 3 COONa hidrolízise következtében az oldatban feleslegben hidroxidionok keletkeztek, a közeg reakciója lúgossá vált (pH > 7).

Ebből arra következtethetünk gyenge sav és erős bázis által képződött sók az anionon hidrolizálnak ( An n - ). Ebben az esetben a sóanionok megkötik a H-ionokat + , és az OH-ionok felhalmozódnak az oldatban - , ami lúgos környezetet okoz (pH>7):

An n - + HOH ↔ Han (n -1)- + OH - , (n=1-nél HAn keletkezik - gyenge sav).

A két- és hárombázisú gyenge savak és erős bázisok által képzett sók hidrolízise lépésenként megy végbe

Tekintsük a kálium-szulfid hidrolízisét. K 2 S disszociál az oldatban:

K 2 S ↔ 2K + + S 2- ;

K + az erős bázis kationja, S 2 a gyenge sav anionja.

A káliumkationok nem vesznek részt a hidrolízis reakciójában, csak gyenge hidroszulfid anionok lépnek kölcsönhatásba a vízzel. Ebben a reakcióban az első lépés a gyengén disszociáló HS - ionok, a második lépés pedig a gyenge sav H 2 S képződése:

1. szakasz: S 2- + HOH ↔ HS - + OH - ;

2. szakasz: HS - + HOH ↔ H 2 S + OH - .

A hidrolízis első szakaszában képződött OH ionok jelentősen csökkentik a hidrolízis valószínűségét a következő szakaszban. Ennek eredményeként gyakorlati jelentőségeáltalában csak az első szakaszban játszódik le, amely általában a sók normál körülmények közötti hidrolízisének értékelésére korlátozódik.

Az OGE kémia 18. feladatában mutatjuk be az indikátorok és a pH ismeretét, valamint az oldatban lévő ionokra adott kvalitatív reakciókat.

Elmélet a 18. OGE kémia feladathoz

Mutatók

indikátor - Vegyi anyag, a környezet pH-értékétől függően változó szín.

A legismertebb indikátorok a fenolftalein, a metilnarancs, a lakmusz és az univerzális indikátor. Színük az alábbi képen látható környezettől függően:

És itt vannak a mutatók színei részletesebben, valós példákkal:

Az indikátorokkal foglalkoztunk, térjünk át az ionokra adott kvalitatív reakciókra.

Kvalitatív reakciók ionokra

Kvalitatív reakciók A kationok és anionok az alábbi táblázatban találhatók.

Hogyan lehet helyesen megbirkózni a 18. feladattal a kémia OGE tesztjében?

Ehhez ki kell választania egy minőségi reakciót a rendelkezésre álló lehetőségek egyikére, és meg kell győződnie arról, hogy ez a reagens nem lép reakcióba a második anyaggal.

A 18. számú OGE kémia feladat tipikus lehetőségeinek elemzése

A feladat első változata

Határozzon meg egyezést két anyag és egy reagens között, amellyel meg lehet különböztetni ezeket az anyagokat.

Anyagok:

A) Na2CO3 és Na2SiO3

B) K2CO3 és Li2CO3

B) Na2SO4 és NaOH

Reagens:

1) CuCl2

4) K3PO4

Tekintsünk minden esetet.

Na2CO3 és Na2SiO3

1. a réz-kloriddal való reakció mindkét esetben nem megy végbe, mivel a réz-karbonát és a szilikát vizes oldatban bomlik
2. Val vel sósav nátrium-karbonát esetén gáz szabadul fel, szilikátnál pedig csapadék képződik - ez a minőségi reakció a szilikátokra
3. foszfáttal szintén nincs minőségi reakció a nátriumra

K2CO3 és Li2CO3

1. Ezek az anyagok nem lépnek reakcióba a réz-kloriddal (sőt, réz-hidroxid csapadék válik ki, de ez a reakció nem tudja megkülönböztetni a két reagenst)
2. Mindkettő reakcióba lép a sósavval és szén-dioxid szabadul fel.
3. Ezek az anyagok nem lépnek reakcióba magnézium-oxiddal, és a magnézium-oxid nem lép ioncserélő reakcióba
4. foszfáttal a lítium foszfát formájában válik ki , de nincs kálium

Még egy utolsó lehetőségünk maradt - a réz-klorid. Valójában a réz-hidroxid nátrium-hidroxiddal kicsapódik, de szulfáttal a reakció nem megy végbe.

Egy lecke, amelyet I. I. Novoshinsky, N. S. Novoshinskaya, a kémia 8. osztályos tankönyvéhez használt jegyzetfüzet felhasználásával tartott gyakorlati munkához a Szeverodvinszki, Arhangelszki régióban található „11-es számú középiskola” önkormányzati oktatási intézményben, O. A. Olkina kémiatanár 8. osztályban (párhuzamosan). ).

Az óra célja: A tanulók készségeinek kialakítása, megszilárdítása és ellenőrzése a megoldási környezet reakciójának meghatározásában különféle mutatók segítségével, beleértve a természetes indikátorokat is, notebook segítségével I. I. Novoshinsky, N. S. Novoshinskaya gyakorlati munkáihoz a kémia 8. osztályos tankönyvhöz.

Az óra céljai:

1. Nevelési. Erősítse meg a következő fogalmakat: indikátorok, közeg reakció (típusok), pH, szűrlet, szűrés a feladat elvégzése alapján praktikus munka. Jelölje be tanulói tudás, amelyek a függést tükrözik „egy anyag oldata (képlet) – pH érték ( számérték) – a környezet reakciója.” Mondja el a tanulóknak az Arhangelszk régióban található talajok savasságának csökkentésének módjait.
2. Fejlődési. A gyakorlati munka során elért eredmények elemzése, általánosítása, valamint a következtetések levonásának képessége alapján elősegíteni a tanulók logikus gondolkodásának fejlődését. Erősítse meg a szabályt: a gyakorlat igazolja vagy cáfolja az elméletet. A sokrétű bemutatott megoldások alapján folytatni a tanulók személyiségének esztétikai tulajdonságainak formálását, valamint támogatni a gyerekek érdeklődését a tanult „kémia” tantárgy iránt.
3. Nevelés. A tanulók gyakorlati munkafeladatok ellátásában, a munkavédelmi szabályok betartásában, ezen belül a szűrési és fűtési folyamatok helyes végrehajtásában való képességek továbbfejlesztése.

6. sz. gyakorlati munka „A környezet pH-értékének meghatározása”.

Cél a tanulóknak: Tanulják meg meghatározni a környezet reakcióját különböző tárgyak (savak, lúgok, sók, talajoldat, egyes oldatok és nedvek) oldatai, valamint a növényi tárgyak, mint természetes indikátorok tanulmányozása.

Felszerelés és reagensek: állvány kémcsövekkel, dugó, üvegrúd, gyűrűs állvány, szűrőpapír, olló, vegyszertölcsér, főzőpoharak, porcelánmozsár és mozsártörő, finom reszelő, tiszta homok, univerzális indikátorpapír, tesztoldat, talaj, forralt víz, gyümölcsök, bogyók és egyéb növényi anyagok, nátrium-hidroxid és kénsav oldata, nátrium-klorid.

Az órák alatt

Srácok! Már megismerkedtünk olyan fogalmakkal, mint a vizes oldatok közegének reakciója, valamint az indikátorok.

Milyen reakciótípusokat ismer a vizes oldatokban?

• semleges, lúgos és savas.

Mik azok a mutatók?

• olyan anyagok, amelyek segítségével meghatározható a környezet reakciója.

Milyen mutatókat ismer?

• oldatokban: fenolftalein, lakmusz, metilnarancs.

• száraz: univerzális indikátorpapír, lakmuszpapír, metilnarancs papír

Hogyan határozható meg a vizes oldatok reakciója?

• nedves és száraz.

Mekkora a környezet pH-ja?

• Az oldatban lévő hidrogénionok pH-értéke (pH=- log)

Emlékezzünk vissza, melyik tudós vezette be a pH fogalmát?

• Sorensen dán vegyész.

Szép munka!!! Most nyissa ki a füzetet a gyakorlati munkához a 21. oldalon, és olvassa el az 1. feladatot.

1. számú feladat Határozza meg az oldat pH-értékét univerzális indikátor segítségével!

A savakkal, lúgokkal végzett munka során ne feledjük a szabályokat!

Fejezd be a kísérletet az 1. feladatból!

Vonja le a következtetést. Így, ha egy oldat pH-ja = 7, a környezet semleges, pH-n< 7 среда кислотная, при pH >7 lúgos környezet.

2. feladat. Készítsen talajoldatot és határozza meg annak pH-ját univerzális indikátor segítségével!

Olvassa el a 21-22. oldalon található feladatot, a feladatot terv szerint hajtsa végre, az eredményeket írja be a táblázatba.

Emlékezzünk a biztonsági szabályokra a fűtőberendezésekkel (alkoholtűzhely) végzett munka során.

Mi az a szűrés?

• elválasztási folyamat egy keverék, amely alapján a különböző sávszélesség porózus anyag - szűrlet a keveréket alkotó részecskékhez viszonyítva.

Mi az a szűrlet?

• szűrés után kapott tiszta oldat.

Az eredményeket táblázatos formában mutassa be.

Mi a reakciója a talajoldat környezetének?

• Savanyú

Mit kell tenni térségünk talajminőségének javítása érdekében?

• CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2

Lúgos reakciókörnyezetű műtrágyák kijuttatása: őrölt mészkő és egyéb karbonátos ásványok: kréta, dolomit. Az Arhangelszki régió Pinezhsky kerületében a karsztbarlangok közelében találhatóak olyan ásványok, mint a mészkő, így hozzáférhető.

Vonja le a következtetést. A keletkező talajoldat reakciója pH = 4, enyhén savas, ezért a talaj minőségének javítása érdekében meszezés szükséges.

3. feladat. Egyes oldatok és gyümölcslevek pH-értékét univerzális indikátorral határozzuk meg.

Olvassa el a 22. oldalon található feladatot, végezze el a feladatot az algoritmus szerint, írja be az eredményeket a táblázatba.

Juice forrás		Juice forrás
Burgonya		Szilikát ragasztó
Friss káposzta		Asztali ecet
Savanyú káposzta		Szódabikarbóna oldat
		narancs
		Friss cékla
		Főtt cékla

Vonja le a következtetést. Így a különböző természeti objektumok rendelkeznek különböző jelentések pH: pH 1-7 – savas környezet (citrom, áfonya, narancs, paradicsom, cékla, kivi, alma, banán, tea, burgonya, savanyú káposzta, kávé, szilikát ragasztó).

pH 7-14 lúgos közeg (friss káposzta, szódabikarbóna oldat).

pH = 7 semleges környezet (datolyaszilva, uborka, tej).

4. feladat. Kutató üzemi mutatók.

Milyen növényi objektumok működhetnek indikátorként?

• bogyók: gyümölcslevek, virágszirmok: kivonatok, zöldséglevek: gyökerek, levelek.
• olyan anyagok, amelyek különböző környezetben megváltoztathatják az oldat színét.

Olvassa el a 23. oldalon található feladatot és hajtsa végre a terv szerint.

Mutassa be az eredményeket táblázatban!

Növényi anyagok (természetes indikátorok)	Megoldás színe természetes mutató
	Savas környezet	Az oldat természetes színe (semleges környezet)	Lúgos környezet
Áfonyalé)			ibolya
Eperlé)	narancs	barack-rózsaszín
Áfonya (lé)		vörös-ibolya	kék ibolya
Fekete ribizli (lé)		vörös-ibolya	kék ibolya

Vonja le a következtetést. Így a környezet pH-értékétől függően a természetes indikátorok: áfonya (lé), eper (lé), áfonya (lé), fekete ribizli (lé) a következő színeket kapják: savas környezetben - piros ill. narancsszín, semleges környezetben - piros, barack-rózsaszín és lila, lúgos környezetben a rózsaszíntől a kék-ibolyán át az ibolyáig.

Következésképpen egy természetes indikátor színének intenzitása egy adott oldat közegének reakciója alapján ítélhető meg.

Ha végzett, tegye rendbe a munkaterületét.

Srácok! Nagyon szokatlan lecke volt a mai! Tetszett?! Felhasználhatók-e az ezen a leckén elsajátított információk a mindennapi életben?

Most fejezze be a gyakorlati füzetekben megadott feladatot.

Ellenőrző feladat. Az alábbi képleteket tartalmazó anyagokat oldataik pH-értékétől függően osszák csoportokba: HCl, H 2 O, H 2 SO 4, Ca (OH) 2, NaCl, NaOH, KNO 3, H 3 PO 4, KOH.

pH 17 – környezet (savas), vannak oldatai (HCl, H 3 PO 4, H 2 SO 4).

pH 714 környezet (lúgos), vannak oldatai (Ca(OH) 2, KOH, NaOH).

pH = 7 környezet (semleges), legyen oldata (NaCl, H 2 O, KNO 3).

A munka értékelése_______________

Attól függően, hogy egy vizes oldatban mely H + vagy OH - ionok vannak feleslegben, a következő típusú (karakteres) oldatos közegeket különböztetjük meg:

1) savanyú

2) lúgos

3) semleges

Nál nél a környezet savas természete az oldat feleslegben tartalmaz H + hidrogénkationokat, és a hidroxidionok koncentrációja közel nulla.

Nál nél lúgos környezet az oldatban feleslegben vannak az OH - hidroxidionok, és a H + kationok koncentrációja közel nulla.

Nál nél semleges környezet oldatban a H + és OH - ionok koncentrációja megegyezik egymással és gyakorlatilag egyenlő nullával (0,0000001 mol/l).

Vannak olyan szerves anyagok, amelyek színe a környezet természetétől függően változik. Ez a jelenség megtalálható széles körű alkalmazás kémiában. A leggyakoribb indikátorok közé tartozik a lakmusz, a fenolftalein és a metilnarancs (metilnarancs). Ezeknek az anyagoknak a színét a környezet jellegétől függően az alábbi táblázat mutatja be:

	indikátor színe
indikátor	semleges környezetben	savas környezetben	lúgos környezetben
lakmusz	ibolya	piros	kék
fenolftalein	színtelen	színtelen	karmazsinvörös
metilnarancs (metil-narancs)	narancs	rózsaszín	sárga

Mint látható, a fenolftalein sajátos tulajdonsága, hogy ez a mutató nem teszi lehetővé a semleges és savas környezet megkülönböztetését - mindkét környezetben semmilyen módon nem színeződik. Ez a tulajdonság kétségtelenül hátrányt jelent, azonban a fenolftaleint széles körben használják, mivel kivételes érzékenysége még az OH - ionok enyhe feleslegére is.

Nyilvánvalóan az indikátorok segítségével megkülönböztetheti egymástól a savakat, lúgokat és a desztillált vizet. Nem szabad azonban elfelejteni, hogy a savas, lúgos és semleges környezet nem csak savak, lúgok és desztillált víz oldataiban figyelhető meg. Az oldatkörnyezet a sóoldatokban is eltérő lehet a hidrolízishez való viszonyuk függvényében.

Például a nátrium-szulfit oldatot meg lehet különböztetni a fenolftaleint tartalmazó nátrium-szulfát oldattól. A nátrium-szulfit egy erős bázisból és egy gyenge savból képzett só, így oldatai is rendelkeznek lúgos reakció környezet. A fenolftalein bíbor színű lesz az oldatában. A nátrium-szulfátot egy erős bázis és egy erős sav képezi, pl. nem megy keresztül hidrolízisen, és ez vizes oldatok semleges reakciót vált ki a környezetből. Nátrium-szulfát oldat esetén a fenolftalein színtelen marad.