Водородный показатель. Урок. Химия. 11 класс Посмотри внимательно видеоролик

Интересной особенностью воды является то, что она может подвергаться процессу самодиссоциации (автоионизации), т.е. быть одновременно донором и акцептором протонов по отношению к самой себе. В воде и водных растворах концентрации ионов Н+ и ОН– взаимосвязаны константой диссоциации воды: Н2О = Н+ + ОН– Кдисс = [Н+][ОН–]/[Н2О] = 1,8•10–16 (при 25 °С). Мольная концентрация воды из-за ее крайне незначительной диссоциации остается постоянной, поэтому она равна [Н2О] = 1000/18 = 55,56 моль/л. Объединим константу равновесия диссоциации воды с постоянным значением ее концентрации: К•[Н2О] = 1,8•10–16•55,56 = 1•10–14. Реакции нейтрализации. Таким образом, реакция среды бывает нейтральной, кислой и щелочной. Внимательно посмотрите видеоролик

Водородный показатель (рН) – количественная характеристика кислотности среды. Он равен отрицательному десятичному логарифму концентрации свободных ионов водорода в растворе: рН = -lg[H+]. Например, если [Н+] =10-5 моль/л, то lg10-5 = 5, т.е. рН =5. Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода. • В нейтральной среде концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов, а её рН =7. • В кислой среде концентрация ионов водорода больше, чем концентрации гидроксид-ионов, а рН < 7. • В щелочной среде концентрация ионов водорода меньше, чем концентрации гидроксид-ионов, а, следовательно, рН такой среды >7. Зависимость среды раствора от концентрации ионов Н+ и ОН- среда Концентрация ионов водорода [Н+], моль/л Концентрация гидроксид-ионов [ОН-], моль/л рН среды Нейтральная 10-7 10-7 7 Кислая >10-7 <10-7 <7 Щелочная <10-7 >10-7 >7

Для определения показателя кислотности используют различные рН-метры, в частности дорогостоящие электронные приборы. Простым способом определения характера среды является применение индикаторов - химических веществ, окраска которых изменяется в зависимости от рН среды. 1.Индикаторы - это сложные органические вещества, которые изменяют свою окраску при определенном (характерном только для него значении рН).Промежуток между двумя значениями pH, в котором происходит замечаемое глазом изменение окраски индикатора, называется интервалом данного индикатора или, более подробно, интервалом перехода окраски индикатора.

Внимательно посмотрите видеоролик

Проведем опыт. Для этого поместите в 3 сухие калиброванные пробирки по 5 мл дистиллированной воды. В каждую добавьте по 3 капли лакмуса. В первую пробирку добавьте 1 каплю 0,1 н. соляной кислоты, а третью – 0,1 н. раствор гидроксида калия. Посмотрите окраску лакмуса в различных средах. Далее содержимое пробирок вылейте и проделайте тоже самое, но с другим индикатором, метиловым оранжевым. Результаты зафиксируем в таблице название индикатора кислая нейтральная щелочная лакмус метиловый оранжевый фенолфталеин

Универсальная индикаторная бумага - определение реакции среды в полевых условиях. В случае определения реакции раствора при помощи индикаторной бумаги не следует опускать ее в раствор. Надо взять маленькую каплю жидкости при помощи или тонкого капилляра, или тонкой стеклянной палочки  и захваченную жидкость на- носить на индикаторную бумагу. Затем сравнить с прилагаемой цветовой шкалой и вычислить значения. Посмотрите внимальтено видеоролик

Некоторые значения pH Вещество pH Электролит в свинцовых аккумуляторах <1.0 Лимонный сок (5% р-р лимонной кислоты) 2,0±0,3 Пищевой уксус 2,4 Кока-кола 3,0±0,3 Яблочный сок 3,0 Моча 4,8 - 7,5 Пиво 4,5 Шампунь 5,5 Кожа здорового человека 5,5 Кислотный дождь < 5,6 Слюна 6,8–7,4 [1] Молоко 6,6-6,9 Чистая вода 7,0 Морская вода 8,0 Мыло (жировое) для рук 9,0—10,0 Нашатырный спирт 11,5 Концентрированные растворы щелочей >13

рН-метр (иономер) - измерение электродного потенциала и нахождении зависимости между его величиной и концентрацией, точнее, активностью потенциалопределяющего компонента в растворе. Метод основан на измерении ЭДС гальванического элемента (т.е. зависимости электродных потенциалов от характера электродных процессов и активностей участвующих в них веществ). При определении рН, т.е. концентрации ионов водорода, используется любой электрод, потенциал которого зависит от активности ионов водорода. К их числу относится стеклянный электрод. При наличии иономера или рН-метра определение водородного показателя или рН следует проводить методом потенциометрического титрования в системе стеклянного и хлорсеребряного электродов с погрешностью ( +-) 0,05 единиц рН. С т е к л я н н ы й э л е к т р о д - тонкостенный стеклянный шарик, заполненный раствором электролита. На границе стекло-раствор возникает потенциал, величина которого определяется только концентрацией ионов водорода. Х л о р с е р е б р я н ы й э л е к т р о д используется в качестве электрода сравнения. Он представляет собой металл серебро, покрытый слоем его малорастворимого хлорида и опущенный в раствор растворимой соли, имеющей общий анион с малорастворимой солью – хлорид калия. Потенциал такого электрода постоянен и заранее известен. При определении рН оба этих электрода опускаются в исследуемый раствор.

Внимальтено посмотрите видеоролик

4. Индикаторы в природе 4.1.Антоциды. Антоцианы (от греческих слов «цветок» и «синий») – природные красящие вещества. Антоцианы придают растениям окраску в диапазоне от розовой до темно- фиолетовой (клеточный сок растений цветков колокольчиков - синий цвет, фиалок – фиолетовый, незабудок – небесно-голубой, тюльпанов, пионов, роз, георгинов – красный, а цветкам гвоздик, флоксов, гладиолусов – розовый). Антоцианы обладают хорошими индикаторными свойствами: в нейтральной среде приобретают пурпурную окраску, в кислой среде – красный цвет, в щелочной среде – зелено-желтый цвет. К сожалению, почти у всех природных индикаторов есть серьезный недостаток: их отвары довольно быстро портятся – скисают или плесневеют; слишком широкий интервал изменения цвета. 4.2.Каротиноиды (от латинского слова «морковь») – это природные пигменты от желтого до красно-оранжевого цвета, синтезируемые высшими растениями, грибами, губками, кораллами. Каротиноиды представляют собой полиненасыщенные соединения, в большинстве случаев содержат в молекуле 40 атомов углерода. Эти вещества неустойчивы на свету, при нагревании, при действии кислот и щелочей. Из растительных материалов каротиноиды могут быть выделены экстракцией органическими растворителями.

Проведем эксперимент и докажем, что чай «Каркаде» так же является индикатором. Нальем в пробирку NaOH и HCl. Добавим в каждую пробирку чай «Каркаде». NaOH стал зеленым, а HCl – розовым, это еще раз доказывает, что чай «Каркаде» - хороший индикатор. Для проведения опыта приготовим сначала индикатор. Для этого необходимо взять 5-6 крупных листьев, прокипятить в 100 мл воды в течение 7-10 минут. Затем в несколько пробирок налить по 5 мл растворов щелочи и кислоты известных концентраций. Наблюдать изменение цвета растворов при добавлении к ним 2-3 мл отваров растений, используя таблицы:

Шкала цветовых переходов чая «каркаде» Цвет настоя рН Алый 1-5 Малиновый 6 Бирюзовый 7 Зеленый 8-11 Хаки 12

Решение задач. Задача №1.Определить концентрацию ионов водорода, если концентрация гидроксид-ионов равна 10-5 моль/л. ДАНО: РЕШЕНИЕ [ОН-]=10-5моль/л КН2О=[Н+][ОН-]/[Н+]=10-14/10-5= 10-9моль/л _______________ [Н+]<10-7 cреда щелочная. Ответ. [Н+]=10-9моль/л [Н+]=? Задача №2. Определить концентрацию ионов водорода, если р Н раствора равен 1,6 ДАНО: РЕШЕНИЕ р Н=1,6 р Н=-lg[H+]; [H+]=10-р Н; [Н+]=10-1,6 0,025 =2,510-2 ________ [Н+]=? Задача №3. Концентрация ионов водорода в растворе равна 410-3моль/л. Определите р Н раствора. ДАНО: РЕШЕНИЕ [Н+]=410-3моль/л. р Н= -lg[H+]; р Н=-lg410-3 = -(lg4+lg10-3)= -(lg4-3)=3-lg4= _____________ =3-0,6= 2,4 р Н=? Задача №4. Чему равна концентрация гидроксид-ионов в растворе р Н которого равна 10,8 ДАНО: РЕШЕНИЕ р Н =10,8 р Н =-lg[H+]; [H+]=10-PH; [H+]=10-10,8; __________ KH2O=[H+][OH-]; [OH-]=10-14/10-10,8=10-3,2=6,3110-4 [ОН-]=? Задача №5.Какое значение рН раствора, в котором концентрация HCN=0,1моль/л. ДАНО: РЕШЕНИЕ С(HCN)=0,1моль/л а)p H = -lg[H+]; [H+]=0,17,910-10 =0,88810-5моль/л Кд(HCN)=7,910-10 p H = -lg0,88810-5= -(lg0,888+lg10-5)= -(lg0,888-5)=5- lg0,888 =5,05 ______________________ р Н =?

Вопросы для самоконтроля. 1.На какие ионы диссоциирует молекула воды? 2.Что такое водородный показатель среды? 3.Какими значениями рН характеризуются: а) нейтральная среда, б) кислая среда, в) щелочная среда 4. Определите рН водного раствора, в котором концентрация гидроксид-ионов равна 10- 3 моль/л. Укажите цвет лакмуса в этом растворе. 5. Вычислите концентрацию ионов водорода Н+ в водном растворе, если концентрация гидроксид-ионов ОН- равна 10- 10 моль/л. Какова среда раствора?

Рефлексия знаю умею надо повторить не понял Писать уравнения диссоциации Определять рН растворов теоретически Определять рН растворов практически

Домашнее задание. Проведите домашний эксперимент, выполнив следующие действия: добавьте сок краснокочанной капусты к бытовым растворам (сока лимона,уксуса, средства для прочистки водосточных труб, раствора питьевой соды) и определите, какой цвет принимает этот индикатор во всём диапазоне рН. Вставьте полученные данные в таблицу, начатую нами на уроке. В качестве индикатора возьмите сок краснокочанной капусты. приготовление индикатора - Результаты работы представьте виде таблицы. № п/п Название раствора Окраска раствора рН 1 Сок лимона сильнокислая 2,2 2 уксус слабокислая 3 3 раствора питьевой соды слабощелочная 9,1 4 средства для прочистки водосточных труб сильнощелочная 10

Список литературы 1. Алхимик - новости и советы. Кунсткамера. Читальный зал. Желудок как химический реактор. http://www.alhimik.ru/kunst/inner_reactor.html 2. Химия.11 класс: Учеб. Для общеобразоват.учреждений/ О.С.Габриелян, Г.Г.Лысова. – 4-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2004. – 368 с.: ил. 3. Фестиваль золотых рассылок. Кинезиология профессионально. http://kinesio.h18.ru 4. Электронная версия газеты «Химия» . http://him.1september.ru/