Химический процесс, при котором кислота и щёлочь образуют воду и соль, называется реакцией нейтрализации. Реагировать между собой могут сильные и слабые вещества. При этом выделяется тепловая энергия. Эти свойства химических веществ нашли практическое применение в фармакологии, медицине и промышленности.
Общие принципы
Сущность реакции нейтрализации заключается в том, что кислота и основание вступают во взаимодействие. Они обмениваются активными компонентами. Происходит нейтрализация обоих составляющих. В итоге получается вода и соль, имеющие нейтральную реакцию среды.
Общий принцип взаимодействия выглядит следующим образом: кислота соединяется со щёлочью, обменивается активными компонентами, в результате чего получается нейтральная соль и вода.
Наиболее простым примером реакции нейтрализации может стать взаимодействие гидроксида натрия с соляной кислотой. Формула представлена так:
NaOH + HCl → NaCl + H2O.
Перед соединением этих веществ можно проверить их реакцию с помощью лакмусовой бумаги:
Ионное уравнение нейтрализации выглядит так: H+ + OH— → H2O.
Если получившийся раствор нагреть, вода постепенно испарится. В колбе останется осадок — поваренная соль (хлорид натрия).
Чтобы лучше понять, что такое реакция нейтрализации в химии, важно помнить, что 2 сложных вещества обмениваются между собой частями. В итоге получается 2 новых сложных компонента. Таким образом, нейтрализация — это частный случай большой группы реакций обмена.
Некоторые основания не растворяются в воде, но хорошо растворяются в кислотах. В результате взаимодействия тоже образуется вода и соль. Примером может быть реакция между нерастворимым гидроксидом меди и серной кислотой. В итоге получается медный купорос и вода.
Виды реакции
Процесс химической нейтрализации может происходить между веществами с разной активностью: сильной кислотой и таким же основанием или между слабой кислотой и сильной щёлочью. В химии выделяют 2 типа реакции:
Реакции нейтрализации относятся к разряду экзотермичных. При взаимодействии выделяется много энергии в виде тепла. Количество выделенной энергии — относительный показатель, который получил название теплового эффекта химической реакции.
Мера энергии, накопленной веществом при образовании, называется энтальпией. В экзотермических реакциях значение энтальпии всегда бывает отрицательным.
Названия солей
Все международные химические названия солей, полученных в результате нейтрализации, строятся по единому принципу и состоят из двух слов. Первое слово — это наименование кислотного остатка. Оно является производным от латинского названия кислоты:
- серной — сульфат;
- азотной — нитрат;
- соляной — хлорид;
- фосфорной — фосфат и пр.
Второе слово в названии соли — это наименование металла. У некоторых элементов периодической таблицы валентность изменяется. В этом случае она указывается в скобках.
В качестве примера можно привести названия солей:
- фосфат калия — K3PO4;
- сульфат меди — CuSO4;
- нитрат натрия — NaNO3.
Это утверждение верно и для обратной ситуации — по названию соли можно определить её химическую формулу. Вначале записывается символ, которым металл обозначается в периодической таблице. Затем добавляется формула кислотного остатка.
Следующий шаг — определение валентности обеих частей. Теперь нужно найти для них наименьшее общее кратное и разделить его на валентность каждой части соли. Значит, в результате получается количество атомов металла в формуле и количество кислотных остатков.
Кислотный остаток может иметь сложную структуру и содержать в себе несколько разных атомов (азотная, серная, фосфорная кислоты и пр.). При составлении формулы соли кислотный остаток вписывается в скобки. За ними цифровым индексом обозначается количество остатков.
Титрование и химический эквивалент
Реакция нейтрализации связана с процедурой титрования. В химии так принято называть определение количества щёлочи или кислоты в растворе. Для этого берётся реагент с заданной заранее молярной концентрацией. Вычисляется, сколько его нужно для осаждения искомого вещества. При титровании используется понятие химической эквивалентности:
Если реагируют одинаковые химические эквиваленты, нейтрализация называется полной. В этом случае в растворе не останется кислоты или щёлочи, не вступившей в реакцию. Масса эквивалента кислоты или основания в граммах называется грамм-эквивалентом.
Все кислоты, которые выделяют из 1 молекулы 1 ион водорода, подчиняются следующей закономерности: их химический эквивалент равняется 1 молю вещества. Молекулярная масса таких соединений равна 1 грамм-эквиваленту.
Если вещество выделяет из 1 молекулы 2 иона водорода, его грамм-эквивалент равен половине молекулярной массы, а 1 моль соответствует 2 химическим эквивалентам.
С этим химическим процессом связано ещё одно понятие — нормальность или нормальная концентрация вещества. Этот фактор отражает, сколько эквивалентов содержит 1 литр раствора.
Применение на практике
Методы нейтрализации положены в основу титриметрического анализа. Титрование используется во многих сферах:
Нередко эта химическая реакция используется в быту. При проливе уксусной или другой кислоты на кожу может возникнуть ожог. В качестве первой помощи необходимо тщательно промыть место чистой водой, после чего обработать содовым раствором. Той же тактики придерживаются при ожоге едкой щёлочью. В качестве нейтрализатора используется лимонная или уксусная кислота в слабом разведении.
