Реакция нейтрализации

Кислоты и основания – это вещества с противоположными свойствами. Это также означает, что эти вещества обезвреживают друг друга, то есть нейтрализуют. Реакция нейтрализации полезна в том числе и для того, чтобы снизить боль и зуд после укуса насекомого. Комары, муравьи и пчёлы выделяют в ранку кислоту, действие которой можно приостановить с помощью слабощелочного нашатырного спирта или раствора пищевой соды. Напротив, яд осы имеет щелочной характер, и для его нейтрализации хорошо подойдет как раз слабый раствор уксуса или лимонной кислоты.

Seotud sisu

Реакция нейтрализации

В предыдущих параграфах мы выяснили, что кислота даёт в растворе ионы водорода, а щёлочь – наоборот, гидроксид-ионы. Именно эти ионы и определяют характерные для обоих веществ свойства. Если слить вместе кислоту и щёлочь, ионы водорода и гидроксид-ионы прореагируют друг с другом, и получится вода. Как раз из-за этого реакция нейтрализации и получила своё название. Если этих ионов в растворе будет поровну, образуется нейтральный раствор (pH = 7). В упрощённом виде это можно представить так:

$H^{+} + {OH}^{-} \to H_{2} O$

Мы уже знаем, что кислота состоит из ионов водорода и анионов кислоты, а основание состоит из катионов основания и гидроксид-ионов. Кроме воды в ходе реакции нейтрализации из катионов основания и анионов кислоты образуется и новое вещество – соль.

Реакция нейтрализации – это реакция кислоты и основания, в ходе которой образуются соль и вода.

ионы водорода и гидроксид-ионы прореагируют друг с другом.
ионы соли и воды прореагируют друг с другом.
из анионов кислоты и катионов основания образуется соль.
взиамодействуют кислота и основание.

Примеры реакций нейтрализации

В качестве примера разберём реакцию нейтрализации между уже знакомыми нам веществами – хлористоводородной, т. е. соляной кислотой и гидроксидом натрия. В ходе этой реакции образуется хлорид натрия (поваренная соль) и вода.

Так как соляная кислота является сильной кислотой, гидроксид натрия – сильным основанием, а хлорид натрия – хорошо растворимое в воде ионное вещество, все эти вещества в растворе будут содержаться в виде ионов. Поэтому более точно будет написать уравнение реакций в ионном виде:

$H^{+} + {Cl}^{-} + {Na}^{+} + {OH}^{-} \to {Na}^{+} + {Cl}^{-} + H_{2} O$

Гидроксид натрия, соляная кислота и хлорид натрия в растворе содержатся в виде ионов

Реакция нейтрализации – это реакция взаимодействия в ходе которой образуются

Составляя уравнение реакции нейтрализации, нужно обратить внимание и на то, чтобы оно было уравновешено: число атомов в исходных веществах и в продуктах должно совпадать. Напишем уравнение реакции нейтрализации азотной кислоты и гидроксида бария.

${HNO}_{3} + Ba (OH)_{2} \to Ba ({NO}_{3})_{2} + H_{2} O$

Посмотрим на ту сторону уравнения, где записаны продукты реакции. Мы видим, что с ионом бария связаны два нитрат-иона (NO₃^–). В тоже время на стороне исходных веществ в азотной кислоте содержится только один ион NO₃^–. Чтобы уравновесить обе стороны уравнения, нужно перед формулой исходного вещества – азотной кислоты – поставить коэффициент 2.

$2 {HNO}_{3} + Ba (OH)_{2} \to Ba ({NO}_{3})_{2} + H_{2} O$

Если теперь мы сосчитаем атомы водорода в исходных веществах, то получим 4 атома водорода. Но в продуктах реакции их только 2. Значит, перед формулой продукта реакции – воды нужно поставить коэффициент 2.

$2 {HNO}_{3} + Ba (OH)_{2} \to Ba ({NO}_{3})_{2} + 2 H_{2} O$

При правильно расставленных коэффициентах в уравнении химической реакции будет одинаковое число атомов в исходных веществах и в продуктах.

2 Ba(OH)₂ + H₂SO₃ = Ba₂SO₃ + 2 H₂O
3 LiOH + H₃PO₄ = Li₃PO₄ + 3 H₂O
KOH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O
Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2 H₂O
Al(OH)₃ + 3 HCl = AlCl₃ + H₂O

Seotud sisu

Пояснение

Составление уравнения реакции нейтрализации

Cоставим уравнение реакции нейтрализации на примере взаимодействия серной кислоты и гидроксида алюминия. Для наглядности над ионами запишем их заряды.

$\overset{+}{H_{2}} \overset{}{S} \overset{2 -}{O_{4}} + \overset{3 +}{Al} \bar{(OH)_{3}} \to$

Сущность реакции нейтрализации заключается в переносе иона водорода от кислоты к гидроксид-иону основания. Это похоже на обмен парами. Положительный ион водорода и положительный ион металла меняются местами. Важно убедиться, что новая пара состоит из противоположно заряженных частиц. При соединении ионов водорода $(H^{+})$ и гидроксид-ионов $({OH}^{-})$ образуется вода. При составлении формулы соли следует иметь в виду, во-первых, что в начале формулы записывается ион металла. Во-вторых, необходимо учитывать заряды образующих соль ионов. Индексы в формуле соли мы присваиваем по тому же принципу, что и при составлении ранее изученных формул оксидов и гидроксидов.

$\overset{+}{H_{2}} \overset{}{S} \overset{2 -}{O_{4}} + \overset{3 +}{Al} \bar{(OH)_{3}} \to \overset{3 +}{{Al}_{2} (} \overset{}{S} \overset{2 -}{O_{4})_{3}} + H_{2} O$

В завершении необходимо уравновесить полученное уравнение реакции нейтрализации. В правой части уравнения в качестве продукта реакции мы видим, что с ионами алюминия связаны 3 сульфат-иона ${({SO}_{4})}^{2 -},$ но в левой части уравнения в качестве исходного вещества в серной кислоте присутствует только один ион ${({SO}_{4})}^{2 -} .$ Для уравнивания количества сульфат-ионов перед формулой серной кислоты в левой части уравнения нужно поставить коэффициент 3. Мы также видим, что в правой части уравнения в полученной соли присутствуют два иона алюминия, в левой части в исходном гидроксиде – только один ион алюминия. Чтобы уравновесить их, перед формулой гидроксида нужно поставить коэффициент 2. И в завершении мы ставим коэффициент перед молекулой воды. Для этого мы подсчитываем атомы водорода в левой части уравнения, количество которых равно 12. Поэтому перед молекулой воды ставим коэффициент 6.

$\overset{}{3 H_{2}} \overset{}{S} \overset{2 -}{O_{4}} + \overset{}{2 Al} \bar{(OH)_{3}} \to \overset{3 +}{{Al}_{2} (} \overset{}{S} \overset{2 -}{O_{4})_{3}} + 6 H_{2} O$

Seotud sisu

Применение реакции нейтрализации

Многие средства для мытья и уборки, используемые в быту, часто содержат сильные кислоты и основания. Например, в составе средства для прочистки канализационных труб Torusiil содержится очень едкий гидроксид натрия (NaOH), причём в довольно высокой концентрации. Если такое средство попадёт на кожу, его нужно сразу же смыть водой, а при необходимости и нейтрализовать кислым раствором. Для нейтрализации подойдёт, например, разбавленный раствор пищевого уксуса, который содержит уксусную кислоту, а также раствор лимонной кислоты.

Сильнокислыми являются многие средства для чистки унитазов, например Sanit-M (содержит фосфорную кислоту, H₃PO₄). Её можно нейтрализовать слабым основанием, например, с помощью гидрата аммиака (NH₃·H₂O), то есть нашатырного спирта, или раствора соды.

Если средство для прочистки канализационных труб попало на кожу, нужно прежде всего смыть его под проточной водой, а затем нейтрализовать разбавленным раствором уксусной или лимонной кислоты

Клетки стенок желудка вырабатывают желудочный сок, в состав которого входит и соляная кислота (HCl). У некоторых людей эти клетки могут выделять больше кислоты, чем это необходимо для переваривания пищи и уничтожения микробов. Это приводит к ожогам и язвам слизистой оболочки желудка. Для погашения чрезмерной кислотности используются лекарства, содержащие магниевое молоко (Mg(OH)₂). Гидроксид магния малорастворим и не всасывается желудком и поэтому способен реагировать с кислотой.

$2 HCl + Mg (OH)_{2} \to {MgCl}_{2} + 2 H_{2} O$