Παράδειγμα χημικής εξουδετέρωσης

Η χημική εξουδετέρωση είναι η αντίδραση μεταξύ οξέος και βάσης.

Ο βαθμός οξύτητας ή αλκαλικότητας μετράται με την κλίμακα pH, που σημαίνει δυναμικό υδρογόνου. Τα οξέα έχουν ρΗ μικρότερο από 7 και οι βάσεις ή τα αλκάλια έχουν ρΗ μεγαλύτερο από 7. Ο βαθμός ρΗ 7 είναι το κέντρο της κλίμακας και αντιστοιχεί σε ένα χημικά ουδέτερο μείγμα, δηλαδή ούτε οξύ ούτε αλκαλικό.

Το αποτέλεσμα της αντίδρασης εξουδετέρωσης είναι ένα άλας και νερό.

Γενικά, οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης είναι εξώθερμες, δηλαδή εκπέμπουν θερμότητα.

Η αντίδραση εξουδετέρωσης θα ποικίλει ανάλογα με το αν τα αντιδρώντα οξέα και βάσεις είναι ισχυρά ή ασθενή.

Ένα ισχυρό οξύ με ισχυρή βάση θα αντιδράσει βίαια και θα εκπέμπει πολλή θερμότητα. Τόσο το οξύ όσο και η βάση αλλάζουν γρήγορα το pH του μείγματος, οπότε αν μερικές από τις ουσίες περάσουν λίγο, το διάλυμα θα είναι γρήγορα αλκαλικό ή όξινο.

Όταν ένα ισχυρό οξύ αντιδρά με ασθενή βάση, τότε η αλλαγή του pH δεν θα είναι τόσο απότομη κατά την προσθήκη τη βάση, έτσι με την ίδια ποσότητα, το ρΗ αλκαλοποιεί αργά το μείγμα έως ότου εξουδετερωθεί το οξύ.

Το αντίθετο συμβαίνει με το συνδυασμό ενός ασθενούς οξέος με μια ισχυρή βάση. Σε αυτήν την περίπτωση το οξύ θα αντιδρά αργά, οξινίζοντας το μείγμα μέχρι να φτάσει στο σημείο εξουδετέρωσης.

Εάν ένα ασθενές οξύ αντιδρά με μια ασθενή βάση, τότε και τα δύο θα αντιδράσουν αργά μέχρι να είναι ουδέτερα. Αυτή η αντίδραση είναι αυτή που εκπέμπει τη μικρότερη ποσότητα θερμότητας, αλλά επειδή είναι αργή, η θέρμανση μπορεί να είναι πιο σταθερή.

Γνωρίζοντας την ποσότητα του οξέος ή της βάσης που θα εξουδετερωθεί, μπορούμε να υπολογίσουμε την ποσότητα της ουσίας που απαιτείται για την εξουδετέρωση, από τη μοριακή μάζα της.

Ένα παράδειγμα χημικής εξουδετέρωσης:

Έχουμε ένα όξινο διάλυμα με 10 γραμμάρια θειικού οξέος. Υπολογίστε την απαραίτητη ποσότητα υδροξειδίου του καλίου για να την εξουδετερώσετε και δείξτε τα προκύπτοντα προϊόντα.

Ο τύπος αντίδρασης είναι:

Η₂ΝΔ₄ + 2KOH -> Κ₂ΝΔ₄ + 2Η₂Ή
 Όξινο θειικό νερό υδροξειδίου
Κάλιο θειικό κάλιο

Έτσι, ένα γραμμομόριο θειικού οξέος εξουδετερώνεται με δύο γραμμομόρια υδροξειδίου του καλίου.

Υπολογίζουμε τη μοριακή μάζα θειικού οξέος:

Ατομική μάζα των συστατικών της:

H = 1 Σύνολο = 2
S = 32 Σύνολο = 32
Ο = 16 Σύνολο = 64

Μοριακή μάζα θειικού οξέος: 98 g / mol.

Τώρα υπολογίζουμε τη μοριακή μάζα του υδροξειδίου του καλίου:

Κ = 39 Σύνολο = 39
H = 1 Σύνολο = 1
Ο = 16 Σύνολο = 16

Μοριακή μάζα υδροξειδίου του καλίου: 56 g / mol

Τώρα, σύμφωνα με τον τύπο μας, πρέπει να εξουδετερώσουμε ένα γραμμομόριο θειικού οξέος, χρειαζόμαστε δύο γραμμομόρια υδροξείδιο του καλίου, έτσι πολλαπλασιάζουμε το βάρος του υδροξειδίου του καλίου με 2, το οποίο μας δίνει 112 γραμμάρια / γραμμομόριο. Για τον υπολογισμό της ποσότητας υδροξειδίου του καλίου που πρέπει να εξουδετερώσουμε τα 10 γραμμάρια θειικού οξέος, εφαρμόζουμε τον κανόνα του 3:

10:98 = x: 112
112 Χ 10 = 1120/98 = 11,428 γραμμάρια υδροξειδίου του καλίου είναι απαραίτητα για την εξουδετέρωση 10 γραμμαρίων θειικού οξέος.

Θα μπορούσαμε επίσης να τον υπολογίσουμε διαιρώντας, για να προσδιορίσουμε τη σχέση των ουσιών:

98/10 = 9.8 που είναι ο λόγος των αντιδρώντων
112/9.8 = 11.428

Όσο για τις προκύπτουσες ουσίες, θα έχουμε:

Μοριακή μάζα θειικού καλίου:

Κ = 39 Σύνολο = 78
S = 32 Σύνολο = 32
Ο = 16. Σύνολο = 64

Έτσι, η μοριακή μάζα θειικού καλίου είναι 174 g / mol.

Και από το νερό

H = 1 Σύνολο = 2
Ο = 16 Σύνολο = 16

Μοριακή μάζα νερού: 18 g / mol.

Έχουμε τότε ένα μόριο θειικού καλίου και δύο νερό.

Τα διαιρούμε με την αναλογία των αντιδρώντων και στη συνέχεια έχουμε:

135 / 9,8 = 13,775 g θειικού καλίου
36 / 9.8 = 3.673 γραμμάρια νερού.

Και η θερμότητα εκπέμπεται.