Zuren zijn chemische verbindingen die in staat zijn een elektrisch geladen waterstofion (kation) te doneren en ook twee op elkaar inwerkende elektronen te accepteren, wat resulteert in de vorming van een covalente binding.

In dit artikel zullen we kijken naar de belangrijkste zuren die worden bestudeerd in de middenklasse van middelbare scholen, en we zullen er ook veel leren interessante feiten over verschillende zuren. Laten we beginnen.

Zuren: soorten

In de chemie zijn er veel verschillende zuren die zeer verschillende eigenschappen hebben. Chemici onderscheiden zuren op basis van hun zuurstofgehalte, vluchtigheid, oplosbaarheid in water, sterkte en stabiliteit, of ze nu organisch zijn of anorganische klasse chemische bestanddelen. In dit artikel zullen we een tabel bekijken met de beroemdste zuren. De tabel helpt u de naam van het zuur en zijn zuur te onthouden chemische formule.

Alles is dus duidelijk zichtbaar. In deze tabel staan ​​de bekendste zuren uit de chemische industrie. Met de tabel kunt u namen en formules veel sneller onthouden.

Waterstofsulfidezuur

H2S is hydrosulfidezuur. De eigenaardigheid ervan ligt in het feit dat het ook een gas is. Waterstofsulfide is zeer slecht oplosbaar in water en heeft ook een wisselwerking met veel metalen. Waterstofsulfidezuur behoort tot de groep van "zwakke zuren", waarvan we voorbeelden in dit artikel zullen beschouwen.

H 2 S heeft een lichtzoete smaak en tevens een zeer sterke rotte eierengeur. In de natuur kan het worden aangetroffen in natuurlijke of vulkanische gassen, en het komt ook vrij tijdens het verval van eiwitten.

De eigenschappen van zuren zijn zeer divers; ook al is een zuur onmisbaar in de industrie, het kan zeer schadelijk zijn voor de menselijke gezondheid. Dit zuur is zeer giftig voor de mens. Wanneer een kleine hoeveelheid waterstofsulfide wordt ingeademd, wordt een persoon wakker hoofdpijn, ernstige misselijkheid en duizeligheid beginnen. Als iemand inademt een groot aantal van H 2 S kan dit leiden tot epileptische aanvallen, coma of zelfs onmiddellijke dood.

Zwavelzuur

H 2 SO 4 is een sterk zwavelzuur, waarmee kinderen in groep 8 in de scheikundelessen kennis maken. Chemische zuren zoals zwavelzuur zijn zeer sterke oxidatiemiddelen. H 2 SO 4 werkt als oxidatiemiddel op veel metalen, evenals op basische oxiden.

H 2 SO 4 veroorzaakt chemische brandwonden als het in contact komt met de huid of kleding, maar is niet zo giftig als waterstofsulfide.

Salpeterzuur

Sterke zuren zijn erg belangrijk in onze wereld. Voorbeelden van dergelijke zuren: HCl, H 2 SO 4, HBr, HNO 3. HNO 3 is een bekende Salpeterzuur. Ze vond brede toepassing in de industrie, maar ook in landbouw. Het wordt gebruikt voor het maken van verschillende meststoffen, in sieraden, bij het afdrukken van foto's, bij de productie geneesmiddelen en kleurstoffen, evenals in de militaire industrie.

Zo een chemische zuren zijn, net als stikstof, zeer schadelijk voor het lichaam. HNO 3-dampen laten zweren achter, veroorzaken acute ontstekingen en irritatie van de luchtwegen.

Salpeterig zuur

Salpeterigzuur wordt vaak verward met salpeterzuur, maar er is een verschil tussen beide. Feit is dat het veel zwakker is dan stikstof, het heeft totaal andere eigenschappen en effecten op het menselijk lichaam.

HNO 2 heeft brede toepassing gevonden in de chemische industrie.

Fluorwaterstofzuur

Fluorwaterstofzuur (of waterstoffluoride) is een oplossing van H 2 O met HF. De zuurformule is HF. Fluorwaterstofzuur wordt zeer actief gebruikt in de aluminiumindustrie. Het wordt gebruikt om silicaten op te lossen, silicium en silicaatglas te etsen.

Waterstoffluoride is zeer schadelijk voor het menselijk lichaam en kan, afhankelijk van de concentratie, een mild verdovend middel zijn. Bij contact met de huid zijn er in eerste instantie geen veranderingen, maar na een paar minuten kan dit wel optreden. Scherpe pijn en chemische verbranding. Fluorwaterstofzuur is zeer schadelijk voor het milieu.

Zoutzuur

HCl is waterstofchloride en is een sterk zuur. Waterstofchloride behoudt de eigenschappen van zuren die tot de groep van sterke zuren behoren. Het zuur ziet er transparant en kleurloos uit, maar rookt in de lucht. Waterstofchloride wordt veel gebruikt in de metallurgische en voedingsmiddelenindustrie.

Dit zuur veroorzaakt chemische brandwonden, maar het is vooral gevaarlijk om in de ogen te komen.

Fosforzuur

Fosforzuur (H 3 PO 4) is qua eigenschappen een zwak zuur. Maar zelfs zwakke zuren kunnen de eigenschappen van sterke hebben. H 3 PO 4 wordt bijvoorbeeld in de industrie gebruikt om ijzer uit roest te herstellen. Bovendien wordt fosforzuur (of orthofosforzuur) veel gebruikt in de landbouw - er worden veel verschillende meststoffen van gemaakt.

De eigenschappen van zuren lijken erg op elkaar - bijna elk is zeer schadelijk voor het menselijk lichaam, H 3 PO 4 is geen uitzondering. Dit zuur veroorzaakt bijvoorbeeld ook ernstige chemische brandwonden, neusbloedingen en tandafbraak.

Koolzuur

H 2 CO 3 is een zwak zuur. Het wordt verkregen door CO 2 (kooldioxide) op te lossen in H 2 O (water). Koolzuur wordt gebruikt in de biologie en biochemie.

Dichtheid van verschillende zuren

De dichtheid van zuren neemt een belangrijke plaats in in de theoretische en praktische delen van de scheikunde. Dankzij kennis van de dichtheid kun je de concentratie van een bepaald zuur bepalen, chemische rekenproblemen oplossen en toevoegen correcte hoeveelheid zuren om de reactie te voltooien. De dichtheid van elk zuur verandert afhankelijk van de concentratie. Hoe hoger het concentratiepercentage, hoe hoger de dichtheid.

Algemene eigenschappen van zuren

Absoluut alle zuren zijn dat (dat wil zeggen, ze bestaan ​​​​uit verschillende elementen van het periodiek systeem), en ze bevatten noodzakelijkerwijs H (waterstof) in hun samenstelling. Vervolgens zullen we bekijken welke gebruikelijk zijn:

1. Alle zuurstofhoudende zuren (in de formule waarin O aanwezig is) vormen bij ontleding water, en ook zuurstofvrije zuren vallen uiteen in eenvoudige stoffen (2HF valt bijvoorbeeld uiteen in F 2 en H 2).
2. Oxiderende zuren reageren met alle metalen in de metaalactiviteitsreeks (alleen die zich links van H bevinden).
3. Ze interageren met verschillende zouten, maar alleen met zouten die zijn gevormd door een nog zwakker zuur.

Volgens hun eigen fysieke eigenschappen zuren verschillen sterk van elkaar. Ze kunnen immers een geur hebben of niet, en zich ook in verschillende fysieke toestanden bevinden: vloeibaar, gasvormig en zelfs vast. Vaste zuren zijn erg interessant om te bestuderen. Voorbeelden van dergelijke zuren: C 2 H 2 0 4 en H 3 BO 3.

Concentratie

Concentratie is een waarde die de kwantitatieve samenstelling van elke oplossing bepaalt. Chemici moeten bijvoorbeeld vaak bepalen hoeveel zuiver zwavelzuur aanwezig is in verdund zuur H 2 SO 4. Om dit te doen, gieten ze een kleine hoeveelheid verdund zuur in een maatbeker, wegen het en bepalen de concentratie met behulp van een dichtheidsgrafiek. De concentratie van zuren hangt nauw samen met de dichtheid; bij het bepalen van de concentratie zijn er vaak rekenproblemen waarbij u het percentage zuiver zuur in een oplossing moet bepalen.

Classificatie van alle zuren volgens het aantal H-atomen in hun chemische formule

Een van de meest populaire classificaties is de verdeling van alle zuren in monobasische, dibasische en dienovereenkomstig tribasische zuren. Voorbeelden van monobasische zuren: HNO 3 (salpeterzuur), HCl (zoutzuur), HF (fluorwaterstofzuur) en andere. Deze zuren worden monobasisch genoemd, omdat ze slechts één H-atoom bevatten. Er zijn veel van dergelijke zuren, het is onmogelijk om ze allemaal te onthouden. Je hoeft alleen maar te onthouden dat zuren ook worden geclassificeerd op basis van het aantal H-atomen in hun samenstelling. Dibasische zuren worden op soortgelijke wijze gedefinieerd. Voorbeelden: H 2 SO 4 (zwavelzuur), H 2 S (waterstofsulfide), H 2 CO 3 (steenkool) en andere. Tribasisch: H 3 PO 4 (fosforzuur).

Basisclassificatie van zuren

Een van de meest populaire classificaties van zuren is hun indeling in zuurstofbevattend en zuurstofvrij. Hoe kun je, zonder de chemische formule van een stof te kennen, onthouden dat het een zuurstofhoudend zuur is?

Alle zuurstofvrije zuren bevatten niet belangrijk onderdeel O is zuurstof, maar het bevat H. Daarom staat het woord ‘waterstof’ altijd aan hun naam. HCl is een H 2 S - waterstofsulfide.

Maar je kunt ook een formule schrijven op basis van de namen van zuurhoudende zuren. Als het aantal O-atomen in een stof bijvoorbeeld 4 of 3 is, wordt altijd het achtervoegsel -n- en de uitgang -aya- aan de naam toegevoegd:

• H 2 SO 4 - zwavel (aantal atomen - 4);
• H 2 SiO 3 - silicium (aantal atomen - 3).

Als de stof minder dan drie of drie zuurstofatomen heeft, wordt het achtervoegsel -ist- in de naam gebruikt:

• HNO 2 - stikstofhoudend;
• H 2 SO 3 - zwavelhoudend.

Algemene eigenschappen

Alle zuren smaken zuur en vaak licht metaalachtig. Maar er zijn nog andere soortgelijke eigenschappen die we nu zullen overwegen.

Er zijn stoffen die indicatoren worden genoemd. De indicatoren veranderen van kleur, of de kleur blijft, maar de tint verandert. Dit gebeurt wanneer de indicatoren worden beïnvloed door andere stoffen, zoals zuren.

Een voorbeeld van een kleurverandering is een bekend product als thee, en citroenzuur. Wanneer citroen aan thee wordt toegevoegd, begint de thee geleidelijk merkbaar helderder te worden. Dit komt door het feit dat citroen citroenzuur bevat.

Er zijn nog andere voorbeelden. Lakmoes, die in een neutrale omgeving heeft paarse kleur wordt rood wanneer zoutzuur wordt toegevoegd.

Wanneer de spanningen zich in de spanningsreeks vóór waterstof bevinden, komen er gasbellen vrij - H. Als een metaal dat zich in de spanningsreeks na H bevindt echter met zuur in een reageerbuis wordt geplaatst, zal er geen reactie optreden, er zal geen reactie plaatsvinden. gasontwikkeling. Koper, zilver, kwik, platina en goud reageren dus niet met zuren.

In dit artikel hebben we de bekendste chemische zuren onderzocht, evenals hun belangrijkste eigenschappen en verschillen.

Zuren worden genoemd complexe stoffen, waarvan de moleculen waterstofatomen omvatten die kunnen worden vervangen of uitgewisseld voor metaalatomen en een zuurresidu.

Op basis van de aan- of afwezigheid van zuurstof in het molecuul worden zuren verdeeld in zuurstofbevattend(H 2 SO 4 zwavelzuur, H 2 SO 3 zwavelzuur, HNO 3 salpeterzuur, H 3 PO 4 fosforzuur, H 2 CO 3 koolzuur, H 2 SiO 3 kiezelzuur) en zuurstofvrij(HF fluorwaterstofzuur, HCl zoutzuur ( zoutzuur), HBr waterstofbromide, HI waterstofjodidezuur, H2S hydrosulfidezuur).

Afhankelijk van het aantal waterstofatomen in het zuurmolecuul zijn zuren monobasisch (met 1 H-atoom), dibasisch (met 2 H-atomen) en tribasisch (met 3 H-atomen). Salpeterzuur HNO 3 is bijvoorbeeld monobasisch, omdat het molecuul één waterstofatoom bevat, zwavelzuur H 2 SO 4 – dibasisch, enz.

Er zijn zeer weinig anorganische verbindingen die vier waterstofatomen bevatten die door een metaal kunnen worden vervangen.

Het deel van een zuurmolecuul zonder waterstof wordt een zuurresidu genoemd.

Zure resten kan uit één atoom bestaan ​​(-Cl, -Br, -I) - dit zijn eenvoudige zure resten, of ze kunnen uit een groep atomen bestaan ​​(-SO 3, -PO 4, -SiO 3) - dit zijn complexe resten.

In waterige oplossingen worden tijdens uitwisselings- en substitutiereacties zure residuen niet vernietigd:

H 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2 HCl

Het woord anhydride betekent watervrij, dat wil zeggen een zuur zonder water. Bijvoorbeeld,

H 2 SO 4 – H 2 O → SO 3. Anoxische zuren hebben geen anhydriden.

Zuren ontlenen hun naam aan de naam van het zuurvormende element (zuurvormend middel) met de toevoeging van de uitgangen "naya" en minder vaak "vaya": H 2 SO 4 - zwavelzuur; H 2 SO 3 – steenkool; H 2 SiO 3 – silicium, enz.

Het element kan verschillende zuurstofzuren vormen. In dit geval zullen de aangegeven uitgangen in de naam van de zuren zijn wanneer het element aanwezig is hogere valentie(het zuurmolecuul bevat een hoog gehalte aan zuurstofatomen). Als het element een lagere valentie vertoont, zal de uitgang van de naam van het zuur “leeg” zijn: HNO 3 - salpeterzuur, HNO 2 - stikstofhoudend.

Zuren kunnen worden verkregen door anhydriden in water op te lossen. Als de anhydriden onoplosbaar zijn in water, kan het zuur worden verkregen door de inwerking van een ander sterker zuur op het zout van het vereiste zuur. Deze methode is typisch voor zowel zuurstof- als zuurstofvrije zuren. Zuurstofvrije zuren worden ook verkregen door directe synthese uit waterstof en een niet-metaal, gevolgd door het oplossen van de resulterende verbinding in water:

H 2 + Cl 2 → 2 HCl;

H 2 + S → H 2 S.

Oplossingen van de resulterende gasvormige stoffen HCl en H 2 S zijn zuren.

Onder normale omstandigheden bestaan ​​zuren in zowel vloeibare als vaste toestand.

Chemische eigenschappen van zuren

Zure oplossingen werken op indicatoren. Alle zuren (behalve kiezelzuur) zijn zeer oplosbaar in water. Speciale stoffen - indicatoren stellen u in staat de aanwezigheid van zuur te bepalen.

Indicatoren zijn stoffen complexe structuur. Ze veranderen van kleur afhankelijk van hun interactie met verschillende chemicaliën. In neutrale oplossingen hebben ze één kleur, in oplossingen van basen hebben ze een andere kleur. Bij interactie met een zuur veranderen ze van kleur: de methyloranje-indicator wordt rood en de lakmoesindicator wordt ook rood.

Interactie met bases met de vorming van water en zout, dat een onveranderd zuurresidu bevat (neutralisatiereactie):

H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 + 2 H 2 O.

Interactie met basisoxiden met de vorming van water en zout (neutralisatiereactie). Het zout bevat het zure residu van het zuur dat werd gebruikt bij de neutralisatiereactie:

H 3 PO 4 + Fe 2 O 3 → 2 FePO 4 + 3 H 2 O.

Interactie met metalen. Om zuren te laten interageren met metalen, moet aan bepaalde voorwaarden worden voldaan:

1. het metaal moet voldoende actief zijn ten opzichte van zuren (in de activiteitsreeks van metalen moet het zich vóór waterstof bevinden). Hoe verder naar links een metaal zich in de activiteitenreeks bevindt, hoe intenser het in wisselwerking staat met zuren;

2. het zuur moet sterk genoeg zijn (dat wil zeggen in staat waterstofionen H + te doneren).

Bij lekkage chemische reacties zuren met metalen, er wordt een zout gevormd en waterstof komt vrij (behalve de interactie van metalen met salpeterzuur en geconcentreerde zwavelzuren):

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;

Cu + 4HNO 3 → CuNO 3 + 2 NO 2 + 2 H 2 O.

Heeft u nog vragen? Meer weten over zuren?
Om hulp te krijgen van een docent -.
De eerste les is gratis!

blog.site is bij het geheel of gedeeltelijk kopiëren van materiaal een link naar de originele bron vereist.

Zuurstofvrij:	Basiciteit	Naam van zout
HCl - zoutzuur (zoutzuur)	monobasisch	chloride
HBr - waterstofbromide	monobasisch	bromide
HI - hydrojodide	monobasisch	jodide
HF - fluorwaterstof (fluor)	monobasisch	fluoride
H 2 S - waterstofsulfide	dibasisch	sulfide
Zuurstofhoudend:
HNO 3 – stikstof	monobasisch	nitraat
H 2 SO 3 - zwavelhoudend	dibasisch	sulfiet
H 2 SO 4 – zwavelzuur	dibasisch	sulfaat
H 2 CO 3 - steenkool	dibasisch	carbonaat
H 2 SiO 3 - silicium	dibasisch	silicaat
H 3 PO 4 - orthofosforzuur	driebasisch	orthofosfaat

Zouten – complexe stoffen die bestaan ​​uit metaalatomen en zure resten. Dit is de meest talrijke klasse van anorganische verbindingen.

Classificatie. Op samenstelling en eigenschappen: medium, zuur, basisch, dubbel, gemengd, complex

Middelmatige zouten zijn producten van volledige vervanging van waterstofatomen van een meerbasisch zuur door metaalatomen.

Bij dissociatie worden alleen metaalkationen (of NH 4 +) geproduceerd. Bijvoorbeeld:

Na 2 SO 4® 2Na + +SO

CaCl 2 ® Ca 2+ + 2Cl -

Zure zouten zijn producten van onvolledige vervanging van waterstofatomen van een meerbasisch zuur door metaalatomen.

Bij dissociatie geven ze metaalkationen (NH 4 +), waterstofionen en anionen van het zuurresidu, bijvoorbeeld:

NaHCO 3 ® Na + + HCO « H + +CO .

Basiszouten zijn producten van onvolledige vervanging van OH-groepen - de overeenkomstige base met zure resten.

Bij dissociatie geven ze metaalkationen, hydroxylanionen en een zuurresidu.

Zn(OH)Cl® + + Cl - « Zn 2+ + OH - + Cl - .

Dubbele zouten bevatten twee metaalkationen en geven bij dissociatie twee kationen en één anion.

KAl(SO 4) 2 ® K + + Al 3+ + 2SO

Complexe zouten bevatten complexe kationen of anionen.

Br ® + + Br - « Ag + +2 NH 3 + Br -

Na ® Na + + - « Na + + Ag + + 2 CN -

Genetische relatie tussen verschillende klassen verbindingen

EXPERIMENTEEL DEEL

Uitrusting en keukengerei: rek met reageerbuisjes, wasmachine, alcohollamp.

Reagentia en materialen: rode fosfor, zinkoxide, Zn-granulaat, geblust kalkpoeder Ca(OH) 2, 1 mol/dm 3 oplossingen van NaOH, ZnSO 4, CuSO 4, AlCl 3, FeCl 3, HСl, H 2 SO 4, universeel indicatorpapier, oplossing fenolftaleïne, methyloranje, gedestilleerd water.

Werkorder

1. Giet zinkoxide in twee reageerbuizen; voeg aan de ene een zure oplossing (HCl of H 2 SO 4) en aan de andere een alkalische oplossing (NaOH of KOH) toe en verwarm lichtjes op een alcohollamp.

Observaties: Lost zinkoxide op in een zure en alkalische oplossing?

Schrijf vergelijkingen

Conclusies: 1. Tot welk type oxide behoort ZnO?

2. Welke eigenschappen hebben amfotere oxiden?

Bereiding en eigenschappen van hydroxiden

2.1. Dompel de punt van de universele indicatorstrip in de alkalische oplossing (NaOH of KOH). Vergelijk de resulterende kleur van de indicatorstrook met de standaardkleurenschaal.

Observaties: Noteer de pH-waarde van de oplossing.

2.2. Neem vier reageerbuizen, giet 1 ml ZnS04-oplossing in de eerste, CuSO 4 in de tweede, AlCl 3 in de derde en FeCl 3 in de vierde. Voeg aan elk reageerbuisje 1 ml NaOH-oplossing toe. Schrijf observaties en vergelijkingen voor de optredende reacties.

Observaties: Vindt er neerslag plaats wanneer alkali wordt toegevoegd aan een zoutoplossing? Geef de kleur van het sediment aan.

Schrijf vergelijkingen voorkomende reacties (in moleculaire en ionische vorm).

Conclusies: Hoe kunnen metaalhydroxiden worden bereid?

2.3. Breng de helft van de sedimenten verkregen in experiment 2.2 over naar andere reageerbuizen. Behandel een deel van het sediment met een oplossing van H 2 SO 4 en het andere deel met een oplossing van NaOH.

Observaties: Vindt het oplossen van neerslag plaats wanneer alkali en zuur aan het neerslag worden toegevoegd?

Schrijf vergelijkingen voorkomende reacties (in moleculaire en ionische vorm).

Conclusies: 1. Welk type hydroxiden zijn Zn(OH) 2, Al(OH) 3, Cu(OH) 2, Fe(OH) 3?

2. Welke eigenschappen hebben amfotere hydroxiden?

Zouten verkrijgen.

3.1. Giet 2 ml CuS04-oplossing in een reageerbuisje en dompel een gereinigde nagel in deze oplossing. (De reactie is langzaam, veranderingen aan het oppervlak van de nagel verschijnen na 5-10 minuten).

Observaties: Zijn er veranderingen aan het oppervlak van de nagel? Wat wordt er gestort?

Schrijf de vergelijking voor de redoxreactie.

Conclusies: Rekening houdend met het bereik van metaalspanningen, geef de methode aan voor het verkrijgen van zouten.

3.2. Plaats één zinkkorrel in een reageerbuis en voeg HCl-oplossing toe.

Observaties: Is er sprake van gasontwikkeling?

Schrijf de vergelijking

Conclusies: Leg deze methode voor het verkrijgen van zouten uit?

3.3. Giet wat gebluste kalkpoeder Ca(OH) 2 in een reageerbuisje en voeg de HCl-oplossing toe.

Observaties: Is er sprake van gasontwikkeling?

Schrijf de vergelijking de reactie die plaatsvindt (in moleculaire en ionische vorm).

Conclusie: 1. Welk type reactie is de interactie tussen een hydroxide en een zuur?

2. Welke stoffen zijn de producten van deze reactie?

3.5. Giet 1 ml zoutoplossingen in twee reageerbuizen: in de eerste - kopersulfaat, in de tweede - kobaltchloride. Voeg toe aan beide reageerbuizen druppel voor druppel natriumhydroxideoplossing totdat er neerslag ontstaat. Voeg vervolgens overtollig alkali toe aan beide reageerbuizen.

Observaties: Geef de veranderingen in de kleur van de neerslag in de reacties aan.

Schrijf de vergelijking de reactie die plaatsvindt (in moleculaire en ionische vorm).

Conclusie: 1. Als resultaat van welke reacties worden basische zouten gevormd?

2. Hoe kun je basische zouten omzetten naar middenzouten?

Taken testen:

1. Noteer van de vermelde stoffen de formules van zouten, basen, zuren: Ca(OH) 2, Ca(NO 3) 2, FeCl 3, HCl, H 2 O, ZnS, H 2 SO 4, CuSO 4, KOH
Zn(OH)2, NH3, Na2CO3, K3PO4.

2. Geef de formules aan van de oxiden die overeenkomen met de opgesomde stoffen H 2 SO 4, H 3 AsO 3, Bi(OH) 3, H 2 MnO 4, Sn(OH) 2, KOH, H 3 PO 4, H 2 SiO 3, Ge(OH)4.

3. Welke hydroxiden zijn amfoteer? Schrijf reactievergelijkingen op die de amfotericiteit van aluminiumhydroxide en zinkhydroxide karakteriseren.

4. Welke van de volgende verbindingen zal in paren interageren: P 2 O 5 , NaOH, ZnO, AgNO 3 , Na 2 CO 3 , Cr(OH) 3 , H 2 SO 4 . Schrijf vergelijkingen op voor mogelijke reacties.

Laboratorium werk Nr. 2 (4 uur)

Onderwerp: Kwalitatieve analyse van kationen en anionen

Doel: de techniek beheersen van het uitvoeren van kwalitatieve en groepsreacties op kationen en anionen.

THEORETISCH DEEL

De belangrijkste taak van kwalitatieve analyse is het vaststellen chemische samenstelling stoffen gevonden in verschillende voorwerpen (biologische materialen, medicijnen, voedselproducten, voorwerpen omgeving). Dit werk onderzoekt de kwalitatieve analyse van anorganische stoffen die elektrolyten zijn, dat wil zeggen in wezen de kwalitatieve analyse van ionen. Uit de gehele set van voorkomende ionen zijn de in medisch en biologisch opzicht belangrijkste geselecteerd: (Fe 3+, Fe 2+, Zn 2+, Ca 2+, Na+, K+, Mg 2+, Cl -, PO , CO, enz.). Veel van deze ionen worden aangetroffen in verschillende medicijnen en voedingsmiddelen.

Bij kwalitatieve analyse worden niet alle mogelijke reacties gebruikt, maar alleen die reacties die gepaard gaan met een duidelijk analytisch effect. De meest voorkomende analytische effecten: het verschijnen van een nieuwe kleur, het vrijkomen van gas, de vorming van een neerslag.

Er zijn er fundamenteel twee verschillende benaderingen naar kwalitatieve analyse: fractioneel en systematisch . Bij systematische analyse worden groepsreagentia noodzakelijkerwijs gebruikt om de aanwezige ionen in afzonderlijke groepen en in sommige gevallen in subgroepen te scheiden. Om dit te doen, worden sommige ionen omgezet in onoplosbare verbindingen en blijven sommige ionen in oplossing. Nadat het neerslag van de oplossing is gescheiden, worden ze afzonderlijk geanalyseerd.

De oplossing bevat bijvoorbeeld A1 3+, Fe 3+ en Ni 2+ ionen. Als deze oplossing wordt blootgesteld aan een overmaat aan alkali, slaat een neerslag van Fe(OH) 3 en Ni(OH) 2 neer en blijven [A1(OH) 4]-ionen in de oplossing achter. Het neerslag dat ijzer- en nikkelhydroxiden bevat, zal gedeeltelijk oplossen bij behandeling met ammoniak als gevolg van de overgang naar 2+ oplossing. Met behulp van twee reagentia - alkali en ammoniak - werden dus twee oplossingen verkregen: de ene bevatte [A1(OH) 4 ]-ionen, de andere bevatte 2+ ionen en een Fe(OH) 3-neerslag. Via karakteristieke reacties wordt vervolgens de aanwezigheid van bepaalde ionen bewezen in oplossingen en in het neerslag, dat eerst moet worden opgelost.

Systematische analyse wordt voornamelijk gebruikt voor de detectie van ionen in complexe mengsels van meerdere componenten. Het is zeer arbeidsintensief, maar het voordeel ligt in de gemakkelijke formalisering van alle acties die in een duidelijk schema (methodologie) passen.

Om fractionele analyses uit te voeren, worden alleen karakteristieke reacties gebruikt. Het is duidelijk dat de aanwezigheid van andere ionen de resultaten van de reactie aanzienlijk kan vertekenen (overlappende kleuren, ongewenste neerslag, enz.). Om dit te voorkomen wordt bij fractionele analyse vooral gebruik gemaakt van zeer specifieke reacties die met een klein aantal ionen een analytisch effect geven. Voor succesvolle reacties is het erg belangrijk om bepaalde omstandigheden te handhaven, met name de pH. Heel vaak is het bij fractionele analyse noodzakelijk om toevlucht te nemen tot maskering, dat wil zeggen het omzetten van ionen in verbindingen die niet in staat zijn een analytisch effect te produceren met het geselecteerde reagens. Dimethylglyoxim wordt bijvoorbeeld gebruikt om nikkelionen te detecteren. Het Fe2+-ion geeft een soortgelijk analytisch effect als dit reagens. Om Ni 2+ te detecteren wordt het Fe 2+ ion overgebracht naar een stabiel fluoridecomplex 4- of geoxideerd tot Fe 3+, bijvoorbeeld met waterstofperoxide.

Fractionele analyse wordt gebruikt om ionen in eenvoudiger mengsels te detecteren. De analysetijd wordt aanzienlijk verkort, maar tegelijkertijd moet de onderzoeker een diepere kennis hebben van de patronen van chemische reacties, omdat het vrij moeilijk is om in één specifieke techniek rekening te houden met alle mogelijke gevallen van wederzijdse invloed van ionen op de aard van de waargenomen analytische effecten.

In de analytische praktijk worden de zogenaamde fractioneel-systematisch methode. Bij deze aanpak wordt gebruik gemaakt van een minimaal aantal groepsreagentia, wat het mogelijk maakt analysetactieken in kaart te brengen algemeen overzicht, die vervolgens wordt uitgevoerd met behulp van de fractionele methode.

Volgens de techniek van het uitvoeren van analytische reacties worden reacties onderscheiden: sedimentair; microkristalscopisch; vergezeld van het vrijkomen van gasvormige producten; uitgevoerd op papier; extractie; gekleurd in oplossingen; vlam kleuring.

Bij het uitvoeren van sedimentaire reacties moet indien nodig de kleur en de aard van het neerslag (kristallijn, amorf) worden genoteerd, er worden aanvullende tests uitgevoerd: het neerslag wordt gecontroleerd op oplosbaarheid in sterke en zwakke zuren, alkaliën en ammoniak, en op een overmaat; van het reagens. Bij het uitvoeren van reacties die gepaard gaan met het vrijkomen van gas, worden de kleur en geur ervan genoteerd. In sommige gevallen worden aanvullende tests uitgevoerd.

Wanneer bijvoorbeeld wordt vermoed dat het vrijkomende gas koolmonoxide (IV) is, wordt het door een overmaat kalkwater geleid.

In fractionele en systematische analyses worden op grote schaal reacties gebruikt waarbij een nieuwe kleur verschijnt, meestal zijn dit complexatiereacties of redoxreacties.

IN in sommige gevallen Het is handig om dergelijke reacties op papier uit te voeren (druppelreacties). Reagentia die onder normale omstandigheden niet ontleden, worden vooraf op papier aangebracht. Om waterstofsulfide of sulfide-ionen te detecteren, wordt dus papier gebruikt dat is geïmpregneerd met loodnitraat [zwart worden treedt op als gevolg van de vorming van lood (II) sulfide]. Veel oxidatiemiddelen worden gedetecteerd met behulp van jodiumzetmeelpapier, d.w.z. papier gedrenkt in oplossingen van kaliumjodide en zetmeel. In de meeste gevallen worden tijdens de reactie de benodigde reagentia op het papier aangebracht, bijvoorbeeld alizarine voor het A1 3+-ion, cupron voor het Cu 2+-ion, enz. Om de kleur te versterken wordt soms extractie in een organisch oplosmiddel gebruikt. Voor voorlopige tests worden vlamkleurreacties gebruikt.

Zuren- elektrolyten, bij dissociatie waarvan alleen H + -ionen worden gevormd uit positieve ionen:

HNO 3 ↔ H + + NO 3 - ;

CH 3 COOH ↔ H + + CH 3 COO — .

Alle zuren worden ingedeeld in anorganisch en organisch (carbonzuur), die ook hun eigen (interne) classificaties hebben.

Onder normale omstandigheden bestaat er een aanzienlijke hoeveelheid anorganische zuren in vloeibare toestand, sommige in vaste toestand (H 3 PO 4, H 3 BO 3).

Organische zuren met maximaal 3 koolstofatomen zijn zeer mobiele, kleurloze vloeistoffen met een karakteristieke scherpe geur; zuren met 4-9 koolstofatomen - olieachtige vloeistoffen met onaangename geur, en zuren met een groot aantal koolstofatomen— vaste stoffen, onoplosbaar in water.

Chemische formules van zuren

Laten we de chemische formules van zuren bekijken aan de hand van het voorbeeld van verschillende vertegenwoordigers (zowel anorganisch als organisch): zoutzuur - HCl, zwavelzuur - H 2 SO 4, fosforzuur - H 3 PO 4, azijnzuur- CH 3 COOH en benzoëzuur - C 6 H 5 COOH. De chemische formule toont de kwalitatieve en kwantitatieve samenstelling van het molecuul (hoeveel en welke atomen zijn er in een bepaalde verbinding). Met behulp van de chemische formule kunt u het molecuulgewicht van zuren berekenen (Ar(H) = 1 amu, Ar(). Cl) = 35,5 amu, Ar(P) = 31 amu, Ar(O) = 16 amu, Ar(S) = 32 amu, Ar(C) = 12 uur):

Dhr.(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl);

Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5.

Mr(H 2 SO 4) = 2×Ar(H) + Ar(S) + 4×Ar(O);

Dhr.(H 2 SO 4) = 2×1 + 32 + 4×16 = 2 + 32 + 64 = 98.

Mr(H 3 PO 4) = 3×Ar(H) + Ar(P) + 4×Ar(O);

Dhr.(H 3 PO 4) = 3×1 + 31 + 4×16 = 3 + 31 + 64 = 98.

Mr(CH 3 COOH) = 3×Ar(C) + 4×Ar(H) + 2×Ar(O);

Mr(CH 3 COOH) = 3×12 + 4×1 + 2×16 = 36 + 4 + 32 = 72.

Mr(C 6 H 5 COOH) = 7×Ar(C) + 6×Ar(H) + 2×Ar(O);

Mr(C 6 H 5 COOH) = 7 × 12 + 6 × 1 + 2 × 16 = 84 + 6 + 32 = 122.

Structurele (grafische) formules van zuren

De structurele (grafische) formule van een stof is visueler. Het laat zien hoe atomen binnen een molecuul met elkaar verbonden zijn. Laten we de structuurformules van elk van de bovenstaande verbindingen aangeven:

Rijst. 1. Structuurformule van zoutzuur.

Rijst. 2. Structuurformule van zwavelzuur.

Rijst. 3. Structuurformule van fosforzuur.

Rijst. 4. Structuurformule van azijnzuur.

Rijst. 5. Structuurformule van benzoëzuur.

Ionische formules

Alle anorganische zuren zijn elektrolyten, d.w.z. in staat om in een waterige oplossing te dissociëren in ionen:

HCl ↔ H++Cl-;

H 2 SO 4 ↔ 2H + + SO 4 2- ;

H 3 PO 4 ↔ 3H + + PO 4 3- .

Voorbeelden van probleemoplossing

VOORBEELD 1

Oefening	Bij volledige verbranding 6 g organisch materiaal Er werd 8,8 g koolmonoxide (IV) en 3,6 g water gevormd. Bepaal de molecuulformule van de verbrande stof als bekend is dat de molaire massa 180 g/mol is.
Oplossing	Laten we een diagram van de verbrandingsreactie tekenen organische verbinding waarbij het aantal koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen wordt aangegeven als respectievelijk "x", "y" en "z": C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. Laten we de massa bepalen van de elementen waaruit deze substantie bestaat. Relatieve atomaire massawaarden overgenomen uit periodiek systeem DI. Mendelejev, rond af op hele getallen: Ar(C) = 12 amu, Ar(H) = 1 amu, Ar(O) = 16 amu. m(C) = n(C)×M(C) = n(CO 2)×M(C) = ×M(C); m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H 2 O)×M(H) = ×M(H); Laten we de molmassa's berekenen kooldioxide en water. Zoals bekend is de molaire massa van een molecuul gelijk aan de som van de relatieve atoommassa's van de atomen waaruit het molecuul bestaat (M = Mr): M(CO 2) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 g/mol; M(H 2 O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 g/mol. m(C) = ×12 = 2,4 g; m(H) = 2 × 3,6 / 18 × 1 = 0,4 g. m(O) = m(C x H y O z) - m(C) - m(H) = 6 - 2,4 - 0,4 = 3,2 g. Laten we de chemische formule van de verbinding bepalen: x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O); x:y:z= 2,4/12:0,4/1:3,2/16; x:y:z= 0,2: 0,4: 0,2 = 1: 2: 1. Dit betekent dat de eenvoudigste formule van de verbinding CH2O is en dat de molaire massa 30 g/mol is. Om de ware formule van een organische verbinding te vinden, vinden we de verhouding tussen de werkelijke en de resulterende molaire massa: M stof / M(CH 2 O) = 180 / 30 = 6. Dit betekent dat de indices van koolstof-, waterstof- en zuurstofatomen zes keer hoger moeten zijn, d.w.z. de formule van de stof is C 6 H 12 O 6. Dit is glucose of fructose.
Antwoord	C6H12O6

VOORBEELD 2

Oefening	Leid de eenvoudigste formule af van een verbinding waarin de massafractie van fosfor 43,66% is en de massafractie van zuurstof 56,34%.
Oplossing	De massafractie van element X in een molecuul met de samenstelling NX wordt berekend met behulp van de volgende formule: ω (X) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Laten we het aantal fosforatomen in het molecuul aangeven met “x”, en het aantal zuurstofatomen met “y” Laten we de overeenkomstige relatieve atoommassa's van de elementen fosfor en zuurstof vinden (de waarden van de relatieve atoommassa's uit het periodiek systeem van D.I. Mendelejev zijn afgerond op hele getallen). Ar(P) = 31; Ar(O) = 16. We verdelen het percentage elementen van de overeenkomstige relatieve atoommassa's. We zullen dus de relatie vinden tussen het aantal atomen in het molecuul van de verbinding: x:y = ω(P)/Ar(P) : ω(O)/Ar(O); x:y = 43,66/31: 56,34/16; x:y: = 1,4: 3,5 = 1: 2,5 = 2: 5. Dit betekent dat de eenvoudigste formule voor het combineren van fosfor en zuurstof P 2 O 5 is. Het is fosfor(V)oxide.
Antwoord	P2O5

Onderschat de rol van zuren in ons leven niet, omdat veel ervan simpelweg onvervangbaar zijn Alledaagse leven. Laten we eerst onthouden wat zuren zijn. Dit zijn complexe stoffen. De formule is geschreven op de volgende manier: HnA, waarbij H waterstof is, n het aantal atomen is, A een zuur residu is.

De belangrijkste eigenschappen van zuren omvatten het vermogen om moleculen van waterstofatomen te vervangen door metaalatomen. De meeste van hen zijn niet alleen bijtend, maar ook zeer giftig. Maar er zijn er ook die we voortdurend tegenkomen, zonder onze gezondheid te schaden: vitamine C, citroenzuur, melkzuur. Laten we eens kijken naar de basiseigenschappen van zuren.

Fysieke eigenschappen

De fysische eigenschappen van zuren geven vaak aanwijzingen over hun karakter. Zuren kunnen in drie vormen voorkomen: vast, vloeibaar en gasvormig. Bijvoorbeeld: salpeterzuur (HNO3) en zwavelzuur (H2SO4) zijn kleurloze vloeistoffen; boorzuur (H3BO3) en metafosforzuur (HPO3) zijn vaste zuren. Sommigen van hen hebben kleur en geur. Verschillende zuren lossen verschillend op in water. Er zijn ook onoplosbare: H2SiO3 - silicium. Vloeibare stoffen hebben een zure smaak. Sommige zuren zijn vernoemd naar de vruchten waarin ze voorkomen: appelzuur, citroenzuur. Anderen ontlenen hun naam aan de chemische elementen die ze bevatten.

Classificatie van zuren

Zuren worden gewoonlijk geclassificeerd volgens verschillende criteria. De allereerste is gebaseerd op het zuurstofgehalte daarin. Namelijk: zuurstofhoudend (HClO4 - chloor) en zuurstofvrij (H2S - waterstofsulfide).

Op aantal waterstofatomen (op basiciteit):

• Monobasisch – bevat één waterstofatoom (HMnO4);
• Dibasisch – heeft twee waterstofatomen (H2CO3);
• Tribasisch heeft dienovereenkomstig drie waterstofatomen (H3BO);
• Polybasisch - hebben vier of meer atomen, zijn zeldzaam (H4P2O7).

Volgens de klassen van chemische verbindingen zijn ze onderverdeeld in organische en anorganische zuren. De eerste worden voornamelijk aangetroffen in producten van plantaardige oorsprong: azijnzuur, melkzuur, nicotinezuur en ascorbinezuur. Anorganische zuren omvatten: zwavelzuur, salpeterzuur, boorzuur, arseen. Het bereik van hun toepassingen is vrij breed, van industriële behoeften (productie van kleurstoffen, elektrolyten, keramiek, meststoffen, enz.) tot koken of het reinigen van riolen. Zuren kunnen ook worden geclassificeerd op basis van sterkte, vluchtigheid, stabiliteit en oplosbaarheid in water.

Chemische eigenschappen

Laten we naar de belangrijkste kijken Chemische eigenschappen zuren

• De eerste is de interactie met indicatoren. Als indicatoren worden lakmoes, methyloranje, fenolftaleïne en universeel indicatorpapier gebruikt. In zure oplossingen verandert de kleur van de indicator van kleur: lakmoes en universele ind. het papier wordt rood, methyloranje wordt roze en fenolftaleïne blijft kleurloos.
• De tweede is de interactie van zuren met basen. Deze reactie wordt ook wel neutralisatie genoemd. Een zuur reageert met een base, wat resulteert in zout + water. Bijvoorbeeld: H2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2 H2O.
• Omdat bijna alle zuren goed oplosbaar zijn in water, kan neutralisatie worden uitgevoerd met zowel oplosbare als onoplosbare basen. De uitzondering is kiezelzuur, dat vrijwel onoplosbaar is in water. Om het te neutraliseren zijn basen zoals KOH of NaOH nodig (deze zijn oplosbaar in water).
• De derde is de interactie van zuren met basische oxiden. Ook hier treedt een neutralisatiereactie op. Basische oxiden zijn nauwe “verwanten” van de basen, daarom is de reactie hetzelfde. We gebruiken deze oxiderende eigenschappen van zuren heel vaak. Bijvoorbeeld om roest uit leidingen te verwijderen. Het zuur reageert met het oxide en vormt een oplosbaar zout.
• Ten vierde - reactie met metalen. Niet alle metalen reageren even goed met zuren. Ze zijn onderverdeeld in actief (K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Ni, Sn. Pb) en inactief (Cu, Hg, Ag, Pt, Au). Het is ook de moeite waard om aandacht te besteden aan de sterkte van het zuur (sterk, zwak). Zoutzuur en zwavelzuur kunnen bijvoorbeeld reageren met alle inactieve metalen, terwijl citroenzuur en oxaalzuur zo zwak zijn dat ze zelfs met actieve metalen zeer langzaam reageren.
• Ten vijfde de reactie van zuurstofhoudende zuren op verwarming. Bijna alle zuren in deze groep ontleden bij verhitting tot zuurstofoxide en water. De uitzonderingen zijn koolzuur (H3PO4) en zwavelig zuur (H2SO4). Bij verhitting vallen ze uiteen in water en gas. Dit moet onthouden worden. Dat zijn alle basiseigenschappen van zuren.