რა პროდუქტებს იღებს ადამიანი მჟავას და ფუძესთან შერევისას?

ქიმიური რეაქცია განსაზღვრავს ახალ ქიმიკატებს (ე.წ. პროდუქტებს) საწყისი ქიმიკატებისგან (ე.წ. რეაქტივები). უნდა ჰქონდეს აზრი, რომ წარმოქმნილი პროდუქტების ვინაობა დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა რეაქტივით ვიწყებთ. ფუძეზე მჟავას დამატება ქიმიური რეაქციის მაგალითია, ამიტომ უნდა ველოდოთ ახალი პროდუქტების ნახვას. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს ამ ტიპის რეაქციის ნიმუში, საბოლოოდ წარმოქმნილი პროდუქტები დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა მჟავა და რა ბაზა გამოიყენება.

ერთი შეხედვით, ამ კითხვას მარტივი პასუხი აქვს. შესავალი ქიმიის წიგნების უმეტესობა ასწავლის, რომ მჟავას და ფუძეს შორის რეაქციას უწოდებენ განეიტრალებას, ხოლო წარმოქმნილ პროდუქტებს წარმოადგენს წყალი და მარილი. მაგალითად, თუ მარილმჟავას (HCl) შეურიებთ ნატრიუმის ჰიდროქსიდს (NaOH), წარმოქმნილი პროდუქტებია წყალი (H20) და ნატრიუმის ქლორიდი (NaCl), რომელიც კარგად არის ცნობილი სუფრის მარილი.

HCl + NaOH -> H2O + NaCl

პრობლემა ისაა, რომ ეს ასე მარტივი ნამდვილად არ არის. ამ კითხვაზე სრულად პასუხის გასაცემად, ჩვენ ბევრად უფრო კონკრეტული უნდა ვიყოთ.

დავიწყოთ ძლიერი მჟავას ძლიერი ფუძის შერევით. სიტყვა "ძლიერი" -ს დამატება ნიშნავს, რომ ეს მჟავები და ფუძეები წყალში ჩაყრისას მთლიანად იშლება (ან იშლება). ექსპერიმენტში ძლიერი მჟავის გამოყენება ნიშნავს, რომ მჟავა უკვე გახსნილია წყალში (და ეს, სავარაუდოდ, ფუძესაც ეხება). თუ შემდეგ მჟავას დაამატებთ ფუძეს, პროდუქტები იქნება წყალი (წყლის გარდა იქ) და მარილი (რომელიც სულაც არ არის "სუფრის მარილი").

მაგალითად, შეურიეთ ძლიერი მჟავა HNO3 (აზოტის მჟავა) ძლიერ ფუძეს KOH (კალიუმის ჰიდროქსიდი).

HNO3 + KOH -> H2O + KNO3

ამ მაგალითში KNO3 არის მარილი, ამიტომ წყალი და მარილი წარმოიქმნება როგორც მოსალოდნელია. ეს რეაქცია ხდება წყალში, ამიტომ, სავარაუდოდ, მარილი არ არის შეკრული ერთმანეთთან, მაგრამ ამის მაგივრად გამოიყოფა, როგორც იონები წყალში.

სინამდვილეში, ქიმიკოსები წერენ იმას, რასაც უწოდებენ სრულ იონურ განტოლებას, იმის საჩვენებლად, თუ რომელი ქიმიკატების დანაწევრება ხდება:

H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)

ეს გრძელი განტოლება გვიჩვენებს, რომ ძლიერი მჟავა და ძლიერი ფენა განლაგებულია წყალში ("aq" წარმოადგენს წყლის), და წარმოიქმნება წყალი, რის შედეგადაც კალიუმის (K +) და ნიტრატის (NO3-) იონები კვლავ რჩება წყალი

ეს იწვევს კიდევ ერთ საინტერესო კითხვას: როგორ წარმოიქმნება მარილი? ამ შემთხვევაში, ეს ასე არ არის. იონები, რომლებიც მარილს წარმოქმნიდა, იქ არის, მაგრამ დღევანდელი ფორმით მათ არ შექმნეს მარილი. ასე რომ, ქიმიკოსები წერენ იმას, რასაც წმინდა იონურ განტოლებას უწოდებენ, რათა აჩვენონ რა მოხდა სინამდვილეში:

H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)

ეს გვეუბნება, რომ ერთადერთი ნამდვილი რეაქცია ეს არის წყლის წარმოქმნა. იონებს K + და NO3- არაფერი გაუკეთებიათ, ამიტომ ისინი გარეთ დარჩებიან წმინდა იონური განტოლებისგან.

რა მოხდება, თუკი გსურთ მხოლოდ პროდუქტებით - მარილითა და წყალით დასრულება და დარწმუნებული იყოთ, რომ მჟავა და ფუძე გაქრა? ეს ხდება სტოიქომეტრიული პრობლემა. საკმარისი ფუძის დამატების გარეშე დარჩება მჟავა რეაქციიდან. მჟავა არ არის პროდუქტი, მაგრამ მას პროდუქტებს ურევენ. ანალოგიურად, ძალიან მცირე მჟავას დამატებას გამოიწვევს ბაზის დარჩენილი რაოდენობა, რომელიც კვლავ შერეული იქნება პროდუქტებთან. მათემატიკურად შეგიძლიათ გამოანგარიშოთ რამდენი მჟავა უნდა შეურიოთ ბაზის გარკვეულ რაოდენობას, რომ მიიღოთ სრული განეიტრალება.

რა მოხდება, თუ მჟავა ან ფუძე (ან ორივე) არ არის "ძლიერი"? ბევრი სუსტი მჟავა და ფუძეა, რაც ნიშნავს, რომ ისინი წყალში შერევისას ძალიან მცირედ იშლება. მარტივად რომ ვთქვათ, განეიტრალება მაინც ხდება (წყლისა და მარილის წარმოქმნა), მაგრამ თუ ამ მარტივზე გადავლახავთ განცხადება, ჩვენ ვხვდებით, რომ სრული იონური და წმინდა იონური განტოლებები ძალიან განსხვავდება ძლიერი მჟავა / ძლიერი ფუძისგან რეაქცია

კიდევ ერთი გართულებაა: რა მოხდება, თუ მჟავა შერეულია რაღაც NaHCO3– ის მსგავსი? გაითვალისწინეთ ცნობილი რეაქცია, რომელიც ხდება სოდა (NaHCO3) მჟავე ძმრის შერევის დროს. წარმოიქმნება გაზი. ხდება ნეიტრალიზაცია, მაგრამ პროდუქტები აღარ არის მხოლოდ წყალი და მარილი.

ნახეთ მარილმჟავა და სოდა, მაგალითად:

HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2

პროდუქტები არა მხოლოდ მარილია (NaCl) და წყალი (H2O), არამედ არის გაზი (CO2).

პრობლემის მარტივი გადაწყვეტა არ არსებობს, თუ რა პროდუქტებს იღებს ადამიანი მჟავას ფუძესთან შერევის დროს. ფუძესთან შერევისა და მჟავის საბოლოო შედეგი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რომელი მჟავა და ფუძეა გამოყენებული და იმაზე, თუ რამდენად იყენებთ მჟავას და ფუძეს. მჟავისა და ფუძის სიძლიერე ან სისუსტე ასევე მოქმედებს რეაქციის პროდუქტებზე. ზოგადად, ეს რეაქციები იწვევს მარილის პლუს წყლის და ზოგჯერ გაზის წარმოქმნას.