Phản ứng trung hòa: Đặc điểm, sản phẩm và ví dụ
Phản ứng trung hòa là một phản ứng xảy ra giữa một axit và một loài cơ bản theo cách định lượng. Nói chung, trong loại phản ứng này trong môi trường nước, nước và muối được tạo ra (các loại ion gồm một cation khác với H + và anion khác với OH- hoặc O2-) theo phương trình sau: axit + bazơ → muối + nước
Trong phản ứng trung hòa, các chất điện giải có liên quan, là những chất khi hòa tan trong nước sẽ tạo ra dung dịch cho phép dẫn điện. Axit, bazơ và muối được coi là chất điện giải.
Theo cách này, chất điện ly mạnh là những loài phân ly hoàn toàn trong các ion cấu thành của chúng khi chúng ở trong dung dịch, trong khi chất điện ly yếu chỉ bị ion hóa một phần (chúng có khả năng dẫn dòng điện kém hơn, nghĩa là chúng không tốt chất dẫn điện như chất điện ly mạnh).
Các tính năng
Đầu tiên, phải nhấn mạnh rằng nếu một phản ứng trung hòa được bắt đầu với lượng axit và bazơ bằng nhau (tính bằng mol), khi phản ứng kết thúc, chỉ thu được một muối; đó là, không có lượng axit hoặc bazơ còn lại.
Ngoài ra, một tính chất rất quan trọng của các phản ứng axit-bazơ là pH, cho biết mức độ axit hoặc bazơ của dung dịch. Điều này được xác định bởi lượng ion H + được tìm thấy trong các dung dịch đo được.
Mặt khác, có một số khái niệm về tính axit và tính cơ bản tùy thuộc vào các tham số được xem xét. Một khái niệm nổi bật là Brønsted và Lowry, coi axit là một loài có khả năng hiến proton (H +) và là một cơ sở như loài có khả năng chấp nhận chúng.
Chuẩn độ axit-bazơ
Để nghiên cứu đúng và định lượng một phản ứng trung hòa giữa axit và bazơ, một kỹ thuật gọi là chuẩn độ axit-bazơ (hoặc chuẩn độ) được áp dụng.
Việc chuẩn độ axit-bazơ bao gồm xác định nồng độ axit hoặc bazơ cần thiết để trung hòa một lượng bazơ hoặc axit có nồng độ đã biết.
Trong thực tế, một giải pháp chuẩn (có nồng độ được biết chính xác) nên được thêm dần dần vào dung dịch mà nồng độ không xác định cho đến khi đạt đến điểm tương đương, trong đó một trong những loài đã trung hòa hoàn toàn loài kia.
Điểm tương đương được phát hiện bởi sự thay đổi màu sắc dữ dội của chất chỉ thị đã được thêm vào dung dịch có nồng độ chưa biết khi phản ứng hóa học giữa cả hai dung dịch đã được hoàn thành.
Ví dụ, trong trường hợp trung hòa axit photphoric (H 3 PO 4 ) sẽ có một điểm tương đương cho mỗi proton tách ra khỏi axit; nghĩa là, sẽ có ba điểm tương đương và ba thay đổi màu sắc sẽ được quan sát.
Sản phẩm của phản ứng trung hòa
Trong các phản ứng của một axit mạnh với một bazơ mạnh, sự trung hòa hoàn toàn của loài được thực hiện, như trong phản ứng giữa axit hydrochloric và bari hydroxit:
2HCl (aq) + Ba (OH) 2 (ac) → BaCl 2 (ac) + 2H 2 O (l)
Do đó, các ion H + hoặc OH- dư thừa không được tạo ra, điều đó có nghĩa là độ pH của các dung dịch điện phân mạnh đã được trung hòa về bản chất có liên quan đến đặc tính axit của các chất phản ứng.
Ngược lại, trong trường hợp trung hòa giữa chất điện ly yếu và chất điện ly mạnh (axit mạnh + bazơ yếu hoặc axit yếu + bazơ mạnh), sự phân ly một phần của chất điện ly yếu thu được và xuất hiện hằng số phân ly của axit (K a ) hoặc từ bazơ (K b ) yếu, để xác định tính axit hoặc tính chất cơ bản của phản ứng mạng bằng cách tính pH.
Ví dụ: bạn có phản ứng giữa axit hydrocyanic và natri hydroxit:
HCN (ac) + NaOH (ac) → NaCN (ac) + H 2 O (l)
Trong phản ứng này, chất điện ly yếu không bị ion hóa đáng kể trong dung dịch, do đó phương trình ion ròng được biểu diễn như sau:
HCN (ac) + OH- (ac) → CN- (ac) + H 2 O (l)
Điều này thu được sau khi viết phản ứng với các chất điện ly mạnh ở dạng phân ly (Na + (ac) + OH- (ac) ở bên cạnh các chất phản ứng và Na + (ac) + CN- (ac) ở bên cạnh sản phẩm), trong đó chỉ có ion natri là khán giả.
Cuối cùng, trong trường hợp phản ứng giữa axit yếu và bazơ yếu, cho biết sự trung hòa không xảy ra. Điều này là do cả hai chất điện phân tách ra một phần, mà không dẫn đến nước và muối dự kiến.
Ví dụ
Axit mạnh + bazơ mạnh
Phản ứng đã cho giữa axit sunfuric và kali hydroxit trong môi trường nước được lấy làm ví dụ, theo phương trình sau:
H 2 SO 4 (ac) + 2KOH (ac) → K 2 SO 4 (ac) + 2H 2 O (l)
Có thể thấy rằng cả axit và hydroxit đều là chất điện ly mạnh; do đó, chúng bị ion hóa hoàn toàn trong dung dịch. Độ pH của dung dịch này sẽ phụ thuộc vào chất điện ly mạnh có tỷ lệ lớn hơn.
Axit mạnh + bazơ yếu
Sự trung hòa axit nitric với amoniac dẫn đến hợp chất amoni nitrat, như hình dưới đây:
HNO 3 (ac) + NH 3 (ac) → NH 4 NO 3 (ac)
Trong trường hợp này, nước được sản xuất cùng với muối không được quan sát, bởi vì nó sẽ phải được biểu diễn dưới dạng:
HNO 3 (ac) + NH 4 + (ac) + OH- (ac) → NH 4 NO 3 (ac) + H 2 O (l)
Vì vậy, nước có thể được quan sát như là một sản phẩm của phản ứng. Trong trường hợp này, dung dịch sẽ có pH axit cơ bản.
Axit yếu + bazơ mạnh
Tiếp theo, phản ứng giữa axit axetic và natri hydroxit được hiển thị:
CH 3 COOH (ac) + NaOH (ac) → CH 3 COONa (ac) + H 2 O (l)
Vì axit axetic là chất điện ly yếu nên nó phân ly một phần, dẫn đến natri axetat và nước, dung dịch sẽ có pH cơ bản.
Axit yếu + bazơ yếu
Cuối cùng và như đã nêu ở trên, một bazơ yếu không thể trung hòa axit yếu; Không có điều ngược lại xảy ra. Cả hai loài đều bị thủy phân trong dung dịch nước và độ pH của dung dịch sẽ phụ thuộc vào "độ bền" của axit và bazơ.
