Загальна інформація
Застосування
Схема досліду
Під час реакції нейтралізації (взаємодії кислоти з лугом) продуктами є вода й відповідна сіль. Коли сильна кислота (напр., соляна кислота) реагує із сильною основою (напр., розчином гідроксиду натрію), утворюються хлорид натрію й вода. Значення pH цього розчину при цьому нейтральне.
Проте є солі, водні розчини яких мають кисле або лужне значення pH. З властивостями солей стикаємося й у побуті. Садівник-аматор знає: якщо рослини в саду ростуть недостатньо, до садової землі треба додати лужну сіль - карбонат кальцію, щоб розкислити її.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні та студенти мають бути обізнані з механізмами реакцій кислот і основ. Учням і студентам має бути відомий принцип дії об'ємних вимірювальних приладів (мірної піпетки, бюретки, груші для піпетування).
Принцип
Солі з однаково сильних кислот і основ (напр., NaCl) реагують у водному розчині нейтрально. Натомість солі зі слабкої кислоти/основи та сильної основи/кислоти реагують або лужно, або кисло (напр., ацетат натрію зі слабкої оцтової кислоти й сильного розчину гідроксиду натрію реагує лужно).
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні та студенти мають з'ясувати в цьому досліді, які солі реагують нейтрально, кисло або лужно.
Завдання
У цьому досліді готують різні розчини солей і за допомогою придатного індикатора (розчину лакмусу) визначають значення pH розчинів солей, а отже, установлюють, чи виявляють ці розчини солей у воді кислу, нейтральну або лужну реакцію.
Правила безпеки
- Кислоти й луги діють їдко!
- Використовувані солі почасти шкідливі для здоров'я. Не ковтати!
- Після досліду ретельно вимити руки.
- Обов'язково надягнути захисні окуляри!
- Щодо H- і P-фраз звертайтеся, будь ласка, до відповідних паспортів безпеки.
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Загалом значення pH можна вивести із сили чи слабкості кислот і основ, з яких утворено солі. Солі з однаково сильних кислот і основ (напр., NaCl) реагують у водному розчині нейтрально. Натомість солі зі слабкої кислоти/основи та сильної основи/кислоти реагують або лужно, або кисло (напр., ацетат натрію зі слабкої оцтової кислоти й сильного розчину гідроксиду натрію реагує лужно).
Це можна пояснити тим, що солі розчиняються у воді й при цьому в розчині повністю або частково дисоціюють. Аніони й катіони розчинених солей можуть незалежно один від одного взаємодіяти з водою і так спричиняти кислу, нейтральну або лужну реакцію.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Пробірка, Duran®, d = 30 мм, l = 200 мм, 1 шт. | 36304-01 | 12 | 2 | Штатив для пробірок, 6 отворів, d = 31 мм, дерево | 40569-10 | 2 | 3 | Ложка-шпатель, сталь, l = 150 мм | 33398-00 | 1 | 4 | Піпетки Пастера, l=145 мм, 250 шт. | 36590-00 | 1 | 5 | Гумові наконечники для піпеток, 10 шт. | 39275-03 | 1 | 6 | Промивалка, пластмаса, 500 мл | 33931-00 | 1 | 7 | Скляний стрижень, l=300 мм | 40485-05 | 6 | 8 | Сульфат амонію, 250 г | 30027-25 | 1 | 9 | Амоній хлорид, 250 г | 30024-25 | 1 | 10 | Ферум (ІІІ) хлорид-6-гідрат, 500 г | 30069-50 | 1 | 11 | Карбонат калію, 250 г | 30096-25 | 1 | 12 | Дигідрофосфат калію, 100 г | 30261-10 | 1 | 13 | Калій гідрогенсульфат 250 г | 31439-25 | 1 | 14 | Лакмус, порошок, 25 г | 31517-04 | 1 | 15 | Ацетат натрію тригідрат, 250 г | 30149-25 | 1 | 16 | Натрій карбонат, безводний, 250 г | 30154-25 | 1 | 17 | Натрій хлористий, 500 г | 30155-50 | 1 | 18 | Дисульфіт натрію, 250 г | 30152-25 | 1 | 19 | Нітрат натрію, 250 г | 30160-25 | 1 | 20 | Натрій сульфат декагідрат, 250 г | 30166-25 | 1 | 21 | Вода дистильована | 31246-81 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання
Пронумеруй пробірки від 1 до 6.
Постав пробірки поруч у штатив для пробірок.
Виконання (1/4)
1. Кисла реакція розчинів солей (1/2)
На першому кроці готують потрібні розчини солей. Відповідні розчини солей готують, додаючи по одній порції речовини на кінчику шпателя в наповнені водою пробірки. Для цього в пронумеровані пробірки кладуть по одній порції на кінчику шпателя (рис. праворуч угорі) перелічених солей. Після цього пробірки на третину наповнюють дистильованою водою (рис. праворуч унизу).
1. Сульфат амонію
2. Хлорид амонію
3. Хлорид заліза(III)
4. Гідрофосфат калію
5. Гідросульфат калію
6. Дисульфіт натрію
Виконання (2/4)
1. Кисла реакція розчинів солей (2/2)
Для оптимального виконання досліду солі мають бути розчинені у воді (за потреби - енергійним струшуванням). Щоб визначити значення pH, до розчинів солей у пробірках додають кілька крапель розчину лакмусу (рис. праворуч).
За забарвленням розчину (спричиненим індикатором) тепер можна визначити значення pH відповідних розчинів солей. За потреби можна скористатися pH-папером, щоб визначити точне значення pH.
Додають розчин лакмусу
Виконання (3/4)
2. Нейтральна реакція розчинів солей
На першому кроці готують потрібні розчини солей. Відповідні розчини солей готують, додаючи по одній порції речовини на кінчику шпателя в наповнені водою пробірки. Для цього в пронумеровані пробірки кладуть по одній порції на кінчику шпателя (рис. праворуч угорі) перелічених солей. Після цього пробірки на третину наповнюють дистильованою водою (рис. праворуч унизу).
1. Хлорид натрію
2. Нітрат натрію
3. Сульфат натрію
Виконання (4/4)
3. Лужна (основна) реакція розчинів солей
На першому кроці готують потрібні розчини солей. Відповідні розчини солей готують, додаючи по одній порції речовини на кінчику шпателя в наповнені водою пробірки. Для цього в пронумеровані пробірки кладуть по одній порції на кінчику шпателя (рис. праворуч угорі) перелічених солей. Після цього пробірки на третину наповнюють дистильованою водою (рис. праворуч унизу).
1. Ацетат натрію
2. Карбонат натрію
3. Карбонат калію
Опрацювання результатів
Опрацювання результатів (1/7)
Спостереження
1. Кислі реакції розчинів солей
Через додавання розчину лакмусу до розчинів солей (розчинів сульфату амонію, хлориду амонію, хлориду заліза, гідрофосфату калію та дисульфіту натрію) розчини забарвлюються в червоний колір. Це означає, що відповідні розчини солей реагують кисло. Це можна підтвердити й pH-папером.
2. Нейтральна реакція розчинів солей
Через додавання розчину лакмусу до розчинів солей (розчинів хлориду натрію, нітрату натрію та сульфату натрію) розчини забарвлюються у фіолетовий колір. Це означає, що відповідні розчини солей реагують нейтрально. Це можна підтвердити й pH-папером.
3. Лужна (основна) реакція розчинів солей
Через додавання розчину лакмусу до розчинів солей (розчинів ацетату натрію, карбонату натрію та карбонату калію) розчини забарвлюються в синій колір. Це означає, що відповідні розчини солей реагують лужно. Це можна підтвердити й pH-папером.
Опрацювання результатів (2/7)
Опрацювання результатів (1/3)
Солі розчиняють у воді, при цьому солі далі в розчині повністю дисоційовані. Аніони й катіони розчинених солей можуть незалежно один від одного взаємодіяти з водою і так спричиняти кислу, нейтральну або лужну реакцію.
Нейтральна реакція розчинів солей
Іони (тобто аніони) сильних кислот, як-от , , , та іони (тобто катіони) сильних основ, як-от і , залишаються у воді повністю дисоційованими і не впливають на значення pH. Тому розчини солей хлориду натрію, нітрату натрію та сульфату натрію у водних розчинах мають нейтральний характер. Загалом діє правило: солі, що утворилися із сильних кислот і сильних основ, у водному розчині дають іони, які не можуть протолізуватися (тобто самі не віддають протонів). Отже, розчин таких солей реагує нейтрально.
Опрацювання результатів (3/7)
Опрацювання результатів (2/3)
Кисла реакція розчинів солей
Іони слабких кислот або слабких лугів, на відміну від сильних кислот/лугів, у рівновазі певною частиною лишаються недисоційованими. Щоб досягти рівноваги, вони мають віддати протони воді або відібрати їх у води і цим змінюють значення pH водного розчину солі. Так, наприклад, хлорид амонію під час дисоціації утворює стійкий хлорид-іон (аніон сильної кислоти) і катіонну кислоту . Ця катіонна кислота може за наведеним нижче рівнянням віддавати протони воді.
Іони заліза(III) у водному розчині сильно схильні утворювати аквакомплекси. При цьому відбувається також гідроліз комплексу, який можна описати таким рівнянням:
Опрацювання результатів (4/7)
Опрацювання результатів (3/3)
За цим кроком (гідролізу) можуть іти наступні, тож водний розчин хлориду заліза(III) реагує сильнокисло (значення pH 0,1 М розчину становить бл. 2). Дигідрофосфат- або гідросульфат-іони - це аніонні кислоти, які у водному розчині ще можуть відщеплювати протони. Тому водні розчини дигідрофосфату калію та гідросульфату калію реагують кисло.
Лужна (основна) реакція розчинів солей
Солі, добуті взаємодією слабких кислот із сильними основами, у водному розчині почасти відновлюють недисоційовану кислоту і тому реагують лужно (через гідроксид-іони в розчині).
Опрацювання результатів (5/7)
Питання
Опрацювання результатів (6/7)
Питання
Опрацювання результатів (7/7)
Питання