 |
Kémhatás
A kristályrácsonál már tanultál arról, hogy milyen feltételei vannak annak, hogy egy adott anyag vezesse az elektromos áramot. A vízmolekulák semleges molekulák, ennek ellenére vezetik az elektromos áramot. Mi lehet ennek az oka? A valóságban a vízmolekulák egy része nem semleges részecskeként, H2O formájában vannak jelen, hanem ion formában. Két vízmolekula találkozásakor protonátadás, ún. protolízis játszódik le, amelyet az alábbi egyenlettel szemléltetünk:
|
A keletkező két ion elnevezéseoxóniumion és
hidroxidion. Ennek a két töltéssel rendelkező összetett ionnak köszönhető, hogy a víz vezeti az elektromos áramot. A vízmolekulák ezen, spontán szétesését disszociációnak nevezzük, s mivel a protonátadás magától zajlik le autoprotolízisről beszélünk.
Ha egy liter vizet vizsgálunk abban igen kismennyiségű oxónium- és hidroxidiont találunk, egész pontosan 1 x 10-7 molnyit. A mol fogalmával még nem találkoztál, a magyarázathoz kérd tanárod segítségét! Egy liter vízben tehát 1 x 10-7 mol oxónium- és pontosan ugyanennyi hidroxidion van. Az ilyen folyadékokat kémiailag semlegesnek nevezzük.
Természetesen az is előfordulhat, hogy a két ion nem egyenlő mennyiségben van jelen. Abban az esetben, ha az oxóniumionból van több savas, ha a hidroxidionból lúgos (bázikus) anyagról beszélünk. A folyadékok semleges, savas, illetve lúgos tulajdonságait kémhatásnak nevezzük. A kémhatásnak mértékegysége is van, a pH, amely pontos értelmezése a matematikai hiányok és az életkor miatt még korai. Leegyszerűsítve azonban foglalkozunk vele.A pH-skála egy 0-tól 14-ig terjedő skála, ahol a 7-es érték jelzi a semleges kémhatást. Héttől lefelé savas, felfelé lúgos kémhatásról beszélünk. A semleges értéktől távolodva nő a savas, illetve a lúgos kémhatás erőssége, így a legerősebb sav pH=0, a legerősebb bázis pH=14.
Vizsgáljuk meg a savakat és bázisokat kicsit tudományosabban is! Ezekben a vegyületekben is protonátadás következik be, az alábbiak szerint:
A hidrogén-klorid vizes közegben protont ad át a vízmolekulának, így abból oxóniumion képződik. Ez esetben a hidrogén-klorid savnak, a víz bázisnak tekinthető. Ez egyezik a fentiekben leírtakkal, mely szerint savas kémhatás esetén több az oxóniumion. Megfogalmazhatjuk, hogy savnak tekinthetjük azokat az anyagokat, amelyek a víznek protont tudnak átadni.
Az ammónia esetében fordított a helyzet. Itt az ammónia nem átad, hanem felvesz protont a víztől az alábbiak szerint:
NH3 + H2O = OH- + NH4+
A keletkező hidroxid ion a lúgosságra utal, emellett ammóniumion keletkezik. Az ammónia bázisnak, a víz ez esetben savnak tekinthető. Megfogalmazva: a bázisok olyan anyagok, amelyek a víztől protont vesznek fel. A fentiekben látható, hogy a víz savként és bázisként is viselkedhet. Az ilyen anyagokat amfotereknek nevezzük.
A kémhatás mérése
A kémhatást indikátorokkal tudjuk vizsgálni. Ezeknek több típusa ismert, mi kettővel a folyadék és a papír indikátorokkal foglalkozunk. A folyadék indikátorok olyan oldatnak tekinthetők, amelyek színváltozással jelzik az adott kémhatást.
I. Végezzétek el a következő kísérletet!
Szükséges eszközök: kémcsőállvány, kémcsövek
Szükséges anyagok: ecet vagy híg sósav, desztillált víz, szappanoldat vagy híg ammónium-hidroxid, metilvörös, fenolftalein, lakmusz
Kísérlet menete: 3-3 kémcsőbe öntsetek ecetet, desztillált vizet, illetve szappanoldatot, majd cseppentsetek külön-külön metilvörös, fenolftalein és lakmusz indikátort. A színváltozásokat az alábbi táblázatba rögzítsétek!
metilvörös fenolftalein lakmusz
A fenti kísérlet során azt vizsgáltátok melyik indikátor, milyen színnel jelez egy adott kémhatást. Folyadék indikátorokkal teljes pontossággal megadható egy oldat kémhatása a titrálás nevű eljárás során, ez azonban komolyabb kémiai és matematikai ismereteket követel, így ismertetésétől eltérünk.
A papír indikátorok esetében kissé könnyebb dolgunk van. Ezek a vizsgálandó oldatba mártva színváltozáson mennek keresztül, a kapott szín és a színskála egybevetésével a kémhatás leolvasható. A módszer egyszerűbb azonban pontatlanabb.
Tájékozódjatok az egyes anyagok kémhatásáról itt.
Közömbösítés
Mi történik, ha egy savat és egy bázist összeöntünk? Egy ún. közömbösítési (semlegesítési) reakció játszódik le, amely során a sav átadja protonját a bázisnak, a reakció során só és víz keletkezik.
NH4OH + HCl = NH4Cl + H2O
A fenti folyamatban az ammónium-hidroxid a bázis, a hidrogén-klorid a sav, az ammónium-klorid a só és a víz a víz.
disszociáció, autoprotolízis, kémhatás, pH, sav, bázis, amfoter, indikátor, folyadék indikátor, közömbösítés
