Μελέτη ορισµένων ιδιοτήτων των οξέων (I) & βάσεων (Ι), εξουδετέρωση

Transcript

1 Μελέτη ορισµένων ιδιοτήτων των οξέων (I) & βάσεων (Ι), εξουδετέρωση Τα πειράµατα αυτά µπορούν να πραγµατοποιηθούν στην ίδια διδακτική ώρα, µε τον τρόπο που περιγράφεται παρακάτω: Αλλαγή χρώµατος δεικτών Τι θα χρειαστούµε: Μια σελίδα Α4 χωρισµένη σε κουτάκια, η οποία δίδεται παρακάτω. Μια διαφάνεια η οποία τοποθετείται πάνω από την Α4 ιάλυµα βάσης (π.χ. ΝΗ 3 ) ιάλυµα οξέως (χυµό λεµονιού) Ηλιανθίνη Βάµµα ηλιοτροπίου Φαινολοφθαλεΐνη Τοποθετούµε τη διαφάνεια πάνω από τη σελίδα Α4 που δίνεται, όπως φαίνεται στο σχήµα. Στη συνέχεια ρίχνουµε από µια σταγόνα σε κάθε κουτάκι για τη βάση από το διάλυµα ΝΗ 3 και µια από το χυµό λεµονιού στα κουτάκια για το οξύ. Τέλος ρίχνουµε από σταγόνα από τους τρεις δείκτες ( ηλιανθίνη, βάµµα ηλιοτροπίου, Φαινολοφθαλεΐνη) στο αντίστοιχο κουτάκι. Παρατηρούµε έτσι συγκριτικά τις διαφορετικές αλλαγές των χρωµάτων που προκαλούν στους δείκτες οι βάσεις και τα οξέα.

2 Παρατηρούµε έτσι τις εξής αλλαγές: Βάµµα ηλιοτροπίου Μενεξεδί Ηλιανθίνη Πορτοκαλί Φαινολοφθαλεΐνη Άχρωµη Βάση Μενεξεδί Πορτοκαλί Κόκκινο Οξύ Κόκκινο Κόκκινο Άχρωµη Εξουδετέρωση: Πάνω στη διαφάνεια µπορούµε να πραγµατοποιήσουµε εύκολα και το πείραµα της εξουδετέρωσης.στο κουτάκι µε τη χρωµατισµένη από τη βάση φαινολοφθαλεΐνη, προσθέτουµε λίγο χυµό λεµονιού µε αποτέλεσµα τον αποχρωµατισµό του δείκτη. Για κάθε σταγόνα λεμονιού που προσθέτουμε παρατηρούμε το κόκκινο χρώμα σιγά σιγά να εξαφανίζεται και να έχουμε ένα άχρωμο πλέον διάλυμα.

3 Βάµµα ηλιοτροπίου (Μενεξεδί) Ρίξε µια σταγόνα στον κύκλο : Ηλιανθίνη (Πορτοκαλί) Ρίξε µια σταγόνα στον κύκλο : Φαινολοφθαλεΐνη (Άχρωµη) Ρίξε µια σταγόνα στον κύκλο : Βάση ΝΗ 3 Οξύ (Χυµός Λεµονιού)

4 Επίδραση των οξέων σε ανθρακικά άλατα Τα οξέα κατά την αντίδρασή τους µε ανθρακικά άλατα εκλύουν διοξείδιο του άνθρακα. Α) Χαρακτηριστικό παράδειγµα είναι η ακόλουθη αντίδραση, η οποία θα πραγµατοποιηθεί και στο εργαστήριο: 2HCl (aq) + CaCO 3 (s) CaCl 2 (aq) + H 2 O (l) + CO 2 (g) Τι θα χρειαστούµε: Κάψα (ή δοκιµαστικό σωλήνα) Κιµωλία (αν θέλουµε και έγχρωµη) θρυµµατισµένη Αραιό διάλυµα HCl ιαδικασία: Μέσα στην κάψα θρυµµατίζουµε την κιµωλία. Στη συνέχεια προσθέτουµε λίγο από το διάλυµα του HCl και παρατηρούµε την έντονη δηµιουργία φυσαλίδων, ως συνέπεια της παραγωγής αερίου το οποίο είναι το CΟ 2. Αυτό είναι εµφανές και στην παρακάτω εικόνα:

5 Β) Μια άλλη χαρακτηριστική περίπτωση αντίδρασης οξέως µε ανθρακικό άλας, είναι αυτή της επίδρασης HCl σε µάρµαρο (το οποίο αποτελείται κυρίως από CaCO 3 ): Τι θα χρειαστούµε: Κοµµατιασµένο µάρµαρο ιάλυµα HCl Ασβεστόνερο Κωνική φιάλη µε απαγωγό Ποτήρι ζέσης Ελαστικός σωλήνας ιαχωριστικό χωνί Πώµα διάτρητο Ποτήρι ζέσης με ασβεστόνερο Ελαστικός σωλήνας Διαχωριστικό χωνί Κωνική φιάλη με απαγωγό Πραγµατοποιούµε τη διάταξη της εικόνας που φαίνεται παραπάνω. Τοποθετούµε ασβέστη και νερό µέσα στο ποτήρι ζέσης και το αφήνουµε να ηρεµήσει ώστε να γίνει διαυγές. Αυτό θα το επιτύχουµε περιµένοντας να καθιζάνει ο στερεός ασβέστης και αδειάζοντας το διαυγές υπερκείµενο υγρό στρώµα σε ένα άλλο ποτήρι. Έτσι προκύπτει το διαυγές διάλυµα που φαίνεται στην παρακάτω εικόνα :

6 Νωρίτερα έχουµε εισάγει στην κωνική φιάλη τα κοµµάτια από το µάρµαρο, το πώµα και µετά το διαχωριστικό χωνί µε τέτοιον τρόπο ώστε το στόµιο εκροής του να βρίσκεται κοντά στο κοµµατιασµένο µάρµαρο : Βάζουµε το διάλυµα HCl στο διαχωριστικό χωνί, έχοντας φροντίσει η στρόφιγγα να είναι κλειστή. Τέλος τοποθετούµε τον λαστιχένιο σωλήνα στον απαγωγό της φιάλης µε το άλλο άκρο του βυθισµένο στο ασβεστόνερο. Ανοίγουµε τη στρόφιγγα, επιτρέποντας στο οξύ να εισέλθει στη κωνική φιάλη και να έρθει σε επαφή µε το µάρµαρο. Παρατηρούµε το σχηµατισµό φυσαλίδων πάνω στο µάρµαρο, δείγµα της αντίδρασης µε το oξύ και της παραγωγής αερίου (CO 2 ).

7 Μέσω του ελαστικού σωλήνα το CO 2 µεταφέρεται στο διαυγές ασβεστόνερο το οποίο και ανακατεύει και τελικά θολώνει : Παρατηρούμε το CO 2 καθώς δημιουργούνται φυσαλίδες στο διάλυμα Τελικά το διάλυμα θολώνει Γιατί όµως θολώνει το διάλυµα? Απάντηση : Ο ασβέστης που χρησιµοποιούµε είναι το CaO (s). Όταν το διαλύσουµε στο νερό γίνεται η ακόλουθη αντίδραση: CaO (s) + Η 2 Ο (l) Ca(OH) 2 (aq) (δυσδιάλυτο) Η εισαγωγή λοιπόν του αερίου CO 2 έχει σαν αποτέλεσµα την παραγωγή CaCO 3(s) (αδιάλυτο) το οποίο προκαλεί και τη θόλωµα στο διάλυµα σύµφωνα µε την αντίδραση : CO 2(g) + Ca(OH) 2 (aq) CaCO 3(s) + Η 2 Ο (l) Την αντίδραση του CO 2(g) µε το Ca(OH) 2(aq) την παρατηρούµε επίσης, αν αφήσουµε για αρκετή ώρα το διάλυµα του ασβεστόνερου εκτεθειµένο στον ατµοσφαιρικό αέρα. Το CO 2(g) του ατµοσφαιρικού αέρα αντιδρά µε το Ca(OH) 2(aq) και έτσι παρατηρείται στην επιφάνεια ο σχηµατισµός CaCO 3(s) : CaCO 3(s)

8 Επίδραση των οξέων σε µέταλλα Τα οξέα όταν έρθουν σε επαφή µε µέταλλα (δραστικότερα του Η) απελευθερώνουν Η. Χαρακτηριστικό παράδειγµα είναι η ακόλουθη αντίδραση, η οποία θα πραγµατοποιηθεί και στο εργαστήριο: 2HCl (aq) + Fe(s) FeCl 2 (aq) + H 2 (g) Μέταλλα τα οποία είναι εύκολο να χρησιµοποιηθούν είναι ο Zn και ο Fe. Τι θα χρειαστούµε: οκιµαστικό σωλήνα Σκόνη σιδήρου ιάλυµα HCl Πώµα ιαδικασία: Τοποθετούµε σε έναν δοκιµαστικό σωλήνα σκόνη σιδήρου. Τον τοποθετούµε σε στήριγµα. Κατόπιν ρίχνουµε διάλυµα HCl. Κλείνουµε µε το πώµα τον δοκιµαστικό σωλήνα. Μετά από λίγα δευτερόλεπτα παρατηρούµε το πώµα να πετάγεται στον αέρα. Αυτό οφείλεται στην έκλυση αερίου υδρογόνου. Προσοχή: Να χρησιµοποιηθεί σκόνη σιδήρου και όχι ρινίσµατα, γιατί αλλιώς η αντίδραση γίνεται εξαιρετικά αργή. Επίδραση HCl σε ρινίσματα Fe. Δεν παρατηρείται έντονο φαινόμενο Επίδραση HCl σε σκόνη Fe. Παρατηρείται έντονο το φαινόμενο, καθώς όταν το στερεό είναι σε σκόνη η επιφάνεια επαφής αυξάνει, άρα και η ταχύτητα!!! Μέσω της εργαστηριακή αυτής άσκησης µπορούµε να µελετήσουµε και την επίδραση της επιφάνειας επαφής στην ταχύτητα µιας αντίδρασης!