Как кислоты взаимодействуют с металлами приведите примеры


Взаимодействие кислот с металлами. Взаимодействие серной кислоты с металлами

Химическая реакция кислоты с металлом является специфичной для данных классов соединений. В ее ходе протон водорода восстанавливается и в связке с кислотным анионом заменяется на катион металла. Это пример реакции с образованием соли, хотя существует и несколько типов взаимодействий, не подчиняющихся данному принципу. Они протекают как окислительно-восстановительные и не сопровождаются выделением водорода.

Принципы реакций кислот с металлами

Все реакции неорганической кислоты с металлом приводят к образованию солей. Исключением является, пожалуй, лишь реакция благородного металла с царской водкой, смесью соляной и азотной кислоты. Любое другое взаимодействие кислот с металлами приводит к образованию соли. В случае если кислота не является ни серной концентрированной, ни азотной, то в качестве продукта выщепляется молекулярный водород.

Но когда в реакцию вступает концентрированная серная кислота, взаимодействие с металлами протекает по принципу окислительно-восстановительного процесса. Потому экспериментально было выделено два типа взаимодействий типичных металлов и крепких неорганических кислот:

  • взаимодействие металлов с разбавленными кислотами;
  • взаимодействие с концентрированной кислотой.

Реакции по первому типу протекают с любой кислотой. Исключением является лишь концентрированная серная кислота и азотная кислота любой концентрации. Они реагируют по второму типу и приводят к образованию солей и продуктов восстановления серы и азота.

Типичные взаимодействие кислот с металлами

Металлы, расположенные левее водорода в стандартном электрохимическом ряду, реагируют с разбавленной серной кислотой и другими кислотами различной концентрации за исключением азотной с образованием соли и выделением молекулярного водорода. Металлы, расположенные правее водорода в ряду электроотрицательности, не могут реагировать с указанными выше кислотами и взаимодействуют лишь с азотной кислотой независимо от ее концентрации, с концентрированной серной кислотой и с царской водкой. Это типичное взаимодействие кислот с металлами.

Реакции металлов с концентрированной серной кислотой

При содержании серной кислоты в растворе более 68%, она считается концентрированной и взаимодействует с металлами левее и правее водорода. Принцип протекания реакции с металлами различной активности показан на фото ниже. Здесь окислителем является атом серы в сульфат-анионе. Она восстанавливается до сероводорода, 4-валентного оксида или до молекулярной серы.

Реакции с разбавленной азотной кислотой

Разбавленная азотная кислота реагирует с металлами, расположенными левее и правее водорода. В ходе реакции с активными металлами образуется аммиак, который сразу же растворяется и взаимодействует с нитрат-анионом, образуя еще одну соль. С металлами средней активности кислота реагирует с выделением молекулярного азота. С малоактивными реакция протекает с выделением оксида 2-валентного азота. Чаще всего образуется несколько продуктов восстановления серы в одной реакции. Примеры реакций предложены в графическом приложении ниже.

Реакции с концентрированной азотной кислотой

В данном случае окислителем также выступает азот. Все реакции заканчиваются образованием соли и выделением оксида азота. Схемы протекания окислительно-восстановительных реакций предложены на графическом приложении. При этом отдельного внимания заслуживает реакция царской водки с малоактивными элементами. Такое взаимодействие кислот с металлами неспецифично.

Реакционная способность металлов

Металлы вступают в реакции с кислотами достаточно охотно, хотя есть несколько инертных веществ. Это благородные металлы и элементы, имеющие высокий стандартный электрохимический потенциал. Существует ряд металлов, который построен на основании данного показателя. Он называется рядом электроотрицательности. Если металл стоит в нем левее водорода, то он способен вступать в реакцию с разбавленной кислотой.

Существует лишь одно исключение: железо и алюминий за счет образования на их поверхности 3-валентных оксидов не могут реагировать с кислотой без нагревания. Если смесь подогревается, то изначально в реакцию вступает оксидная пленка металла, а затем он сам растворяется в кислоте. Металлы, расположенные правее водорода в электрохимическом ряду активности, не могут реагировать с неорганической кислотой, в том числе и с разбавленной серной. Исключений из правил два: эти металлы растворяются в концентрированной и разбавленной азотной кислоте и царской водке. В последней не могут быть растворены только родий, рутений, иридий и осмий.

Жесткие и мягкие кислоты и основания

Термодинамическая стабильность металлического комплекса во многом зависит от свойств лиганда и иона металла, а также от типа связи. Взаимодействие металл – лиганд является примером кислотно-основного взаимодействия Льюиса. Базы Льюиса можно разделить на две категории:

  • твердых оснований содержат небольшие, относительно неполяризуемые донорные атомы (такие как N, O и F), а
  • мягких оснований содержат более крупные относительно поляризуемые донорные атомы (такие как P, S и Cl).

Ионы металлов с самым высоким сродством к твердым основаниям - это твердые кислоты, тогда как ионы металлов с самым высоким сродством к мягким основаниям - это мягкие кислоты. Некоторые примеры жестких и мягких кислот и оснований приведены в Таблице \ (\ PageIndex {1} \). Обратите внимание, что твердые кислоты обычно представляют собой катионы электроположительных металлов; следовательно, они относительно неполяризуемы и имеют более высокое отношение заряда к радиусу. И наоборот, мягкие кислоты обычно являются катионами менее электроположительных металлов; следовательно, они имеют более низкое отношение заряда к радиусу и более поляризуемы.Химики могут предсказать относительную стабильность комплексов, образованных металлами с d-блоком, с поразительной степенью точности, используя простое правило: твердые кислоты предпочитают связываться с твердыми основаниями, а мягкие кислоты предпочитают связываться с мягкими основаниями.

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Примеры жестких и мягких кислот и оснований
Кислоты Базы
твердый H + NH 3 , RNH 2 , N 2 H 4
Li + , Na + , К + H 2 O, ROH, R 2 O
Be 2 + , Mg 2 + , Ca 2 + , VO 2 + OH - , F - , класс - , CH 3 CO 2 -
Al 3 + , Sc 3 + , Cr 3 + CO 3 2−
Ti 4 + ПО 4 3−
мягкий BF 3 , Al 2 Класс 6 , CO 2 , SO 3
Cu + , Ag + , Au + , Tl + , Hg 2 2 + H -
Pd 2 + , Pt 2 + , Hg 2 + CN - , SCN - , I - , RS -
GaCl 3 , GaBr 3 , GaI 3 CO, R 2 S

Твердые кислоты предпочитают связываться с твердыми основаниями , а мягкие кислоты предпочитают связываться с мягкими основаниями .

Поскольку взаимодействие между твердыми кислотами и твердыми основаниями носит в основном электростатический характер, стабильность комплексов, включающих твердые кислоты и твердые основания, увеличивается по мере увеличения положительного заряда на ионе металла и уменьшения его радиуса. Например, комплекс Al 3 + (r = 53,5 пм) с четырьмя фторидными лигандами (AlF 4 - ) примерно в 10 8 раз стабильнее, чем InF 4 - , соответствующий фторидный комплекс In 3 + (r = 80 пм).В общем, стабильность комплексов двухвалентных переходных металлов первого ряда с данным лигандом обратно пропорциональна радиусу иона металла, как показано в Таблице \ (\ PageIndex {2} \). Инверсия порядка в меди обусловлена ​​аномальной структурой комплексов меди (II), о которой мы вскоре поговорим.

Таблица \ (\ PageIndex {2} \)
комплексная устойчивость млн ​​ 2 + 2+ 2+ 2 + 2+ > Zn 2 +
ионный радиус (пм) 83 78 74.5 69 73 74

Поскольку твердый металл взаимодействует с основанием почти так же, как протон, связываясь с неподеленной парой электронов на основании, стабильность комплексов твердых кислот с твердыми основаниями увеличивается по мере того, как лиганд становится более основным. . Например, поскольку аммиак является более сильным основанием, чем вода, ионы металлов связываются преимущественно с аммиаком. Следовательно, добавление аммиака к водным растворам многих катионов переходных металлов первого ряда приводит к образованию соответствующих аммиачных комплексов.

Напротив, взаимодействие между мягкими металлами (такими как переходные металлы второго и третьего ряда и Cu + ) и мягкими основаниями в значительной степени ковалентно по природе. Большинство ионов мягких металлов имеют заполненную или почти заполненную d-подоболочку, что свидетельствует о важности π-связи металла с лигандом. Поэтому комплексы мягких металлов с мягкими основаниями намного более стабильны, чем можно было бы предположить на основе электростатических аргументов.

Концепция «твердая кислота – твердое основание / мягкая кислота – мягкое основание» также позволяет нам понять, почему металлы встречаются в природе в различных типах руд.Напомним, что большинство переходных металлов первого ряда выделено из оксидных руд, но медь и цинк обычно встречаются в сульфидных рудах. Это соответствует увеличению мягкости металлов в первом ряду переходных металлов слева направо. Напомним также, что большинство переходных металлов второго и третьего ряда встречаются в природе в виде сульфидных руд, что соответствует их более мягкому характеру.

.

Теории кислот и оснований

ТЕОРИИ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ

 

На этой странице описываются теории кислот и оснований Аррениуса, Бронстеда-Лоури и Льюиса, а также объясняются взаимосвязи между ними. Это также объясняет концепцию конъюгированной пары - кислота и сопряженное с ней основание или основание и сопряженная с ней кислота.


Примечание: Текущие учебные программы уровня A 'в Великобритании сосредоточены на теории Бренстеда-Лоури, но вы также должны знать о кислотах и ​​основаниях Льюиса.Теория Аррениуса представляет только исторический интерес, и вряд ли она вам понадобится, если вы не будете работать над развитием идей в химии.


Теория кислот и оснований Аррениуса

Теория

Нейтрализация происходит потому, что ионы водорода и ионы гидроксида реагируют с образованием воды.

Ограничения теории

Соляная кислота нейтрализуется как раствором гидроксида натрия, так и раствором аммиака.В обоих случаях вы получаете бесцветный раствор, который можно кристаллизовать, чтобы получить белую соль - хлорид натрия или хлорид аммония.

Это явно очень похожие реакции. Полные уравнения:

В случае гидроксида натрия ионы водорода из кислоты реагируют с ионами гидроксида из гидроксида натрия - в соответствии с теорией Аррениуса.

Однако в случае с аммиаком, похоже, нет никаких гидроксид-ионов!

Но если вы внимательно посмотрите на уравнения, аммиак находится в растворе - NH 3 (водн.) .Аммиак реагирует с водой следующим образом:

Это обратимая реакция, и в типичном разбавленном растворе аммиака около 99% аммиака остается в виде молекул аммиака. Тем не менее, там есть ионы гидроксида, и они реагируют с ионами водорода точно так же, как ионы гидроксида из гидроксида натрия.

Таким образом, вы можете практически оправдать аммиак как основание по определению Аррениуса - он действительно производит ионы гидроксида в растворе. Но большая часть реакции будет прямой реакцией между молекулами аммиака и ионами водорода, что не соответствует определению Аррениуса.

Такая же реакция происходит между газообразным аммиаком и газообразным хлористым водородом.

В этом случае в растворе нет ионов водорода или гидроксид-ионов - потому что нет никакого раствора. Теория Аррениуса не считала бы это кислотно-щелочной реакцией, несмотря на то, что она дает тот же продукт, что и когда два вещества находились в растворе. Это глупо!

 

Теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури

Теория

Связь между теорией Бронстеда-Лоури и теорией Аррениуса

Теория Бронстеда-Лоури никоим образом не противоречит теории Аррениуса - она ​​лишь дополняет ее.

Ионы гидроксида по-прежнему являются основаниями, потому что они принимают ионы водорода из кислот и образуют воду.

Кислота образует ионы водорода в растворе, поскольку она реагирует с молекулами воды, отдавая им протон.

Когда газообразный хлористый водород растворяется в воде с образованием соляной кислоты, молекула хлористого водорода отдает протон (ион водорода) молекуле воды. Координатная (дательная ковалентная) связь образуется между одной из неподеленных пар кислорода и водорода из HCl.Образуются ионы гидроксония, H 3 O + .


Примечание: Если вы не уверены в склеивании координат, перейдите по этой ссылке. Координатные связи будут упоминаться несколько раз на оставшейся части этой страницы.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Когда кислота в растворе реагирует с основанием, то, что на самом деле действует как кислота, является ион гидроксония.Например, протон передается от иона гидроксония к иону гидроксида с образованием воды.

Показаны электроны, но без внутренних:

Важно понимать, что всякий раз, когда вы говорите об ионах водорода в растворе, H + (водн.) , на самом деле вы говорите об ионах гидроксония.

Проблема хлористого водорода / аммиака

Это больше не проблема с использованием теории Бронстеда-Лоури.Независимо от того, говорите ли вы о реакции в растворе или в газообразном состоянии, аммиак является основанием, потому что он принимает протон (ион водорода). Водород присоединяется к неподеленной паре на азоте аммиака через координационную связь.

Если он находится в растворе, аммиак принимает протон от иона гидроксония:

Если реакция происходит в газообразном состоянии, аммиак принимает протон непосредственно от хлористого водорода:

В любом случае аммиак действует как основание, принимая ион водорода из кислоты.

 

Конъюгированные пары

Когда хлористый водород растворяется в воде, почти 100% его реагирует с водой с образованием ионов гидроксония и хлорид-ионов. Хлороводород - сильная кислота, и мы склонны записывать это как одностороннюю реакцию:


Примечание: Я намеренно пропускаю символы состояния в этом и следующем уравнении, чтобы сосредоточиться на важных битах.

Более подробную информацию о сильных и слабых кислотах вы найдете на другой странице в этом разделе.



Фактически, реакция между HCl и водой обратима, но только в очень незначительной степени. Для обобщения рассмотрим кислотную ГК и думайте, что реакция обратима.

Размышляя о прямой реакции :

Но также существует обратная реакция между ионом гидроксония и ионом A - :

Обратимая реакция содержит двух кислот и двух оснований.Мы думаем о них парами, называемыми сопряженными парами .

Когда кислота HA теряет протон, она образует основание A -. Когда основание A - снова принимает протон, оно, очевидно, повторно связывает кислоту HA. Эти двое - сопряженная пара.

Члены пары конъюгатов отличаются друг от друга наличием или отсутствием переносимого иона водорода.

Если вы думаете о HA как о кислоте, то A - является ее сопряженным основанием.

Если вы думаете об A - в качестве основания, то HA - это его сопряженная кислота.

Вода и ион гидроксония также являются сопряженной парой. Если рассматривать воду как основание, ион гидроксония - это сопряженная с ней кислота, потому что у нее есть дополнительный ион водорода, который он может снова отдать.

Если рассматривать ион гидроксония как кислоту, то вода является сопряженным с ним основанием. Вода может снова принять ион водорода, чтобы преобразовать ион гидроксония.

Второй пример сопряженных пар

Это реакция между аммиаком и водой, которую мы рассмотрели ранее:

Сначала подумайте о прямой реакции.Аммиак является основанием, потому что он принимает ионы водорода из воды. Ион аммония является его сопряженной кислотой - он может снова высвободить этот ион водорода, чтобы преобразовать аммиак.

Вода действует как кислота, а сопряженное с ней основание - ион гидроксида. Ион гидроксида может принимать ион водорода для преобразования воды.

Если посмотреть на это с другой стороны, ион аммония - это кислота, а аммиак - сопряженное с ней основание. Ион гидроксида является основанием, а вода - его сопряженной кислотой.

Амфотерные вещества

Возможно, вы заметили (хотя, вероятно, нет!), Что в одном из последних двух примеров вода действовала как основание, тогда как в другом - как кислота.

Вещество, которое может действовать как кислота или основание, описано как амфотерное .


Примечание: В этом контексте вы также можете встретить термин амфипротический .Эти два слова связаны между собой, и их легко спутать.

Амфипротное вещество - это вещество, которое может как отдавать ионы водорода (протоны), так и принимать их. Вода - хороший пример такого соединения. Вода действует как кислота (отдавая ионы водорода) и как основание (принимая их). «Протонная» часть слова относится к ионам водорода (протонам), которые либо передаются, либо принимаются. Другими примерами амфипротонных соединений являются аминокислоты и ионы, подобные HSO 4 - (которые могут терять ион водорода с образованием сульфатных ионов или принимать один с образованием серной кислоты).

Но помимо того, что эти соединения являются амфипротонными, они также являются амфотерными . Амфотерный означает, что они вступают в реакцию как с кислотами, так и с основаниями. Так в чем разница между этими двумя терминами?

Все амфипротические вещества также являются амфотерными, но обратное неверно. Есть амфотерные вещества, которые не отдают и не принимают ионы водорода, когда действуют как кислоты или основания. Существует совершенно новое определение кислотно-основного поведения, с которым вы вот-вот столкнетесь (теория Льюиса), которое совсем не обязательно связано с ионами водорода.

Кислота Льюиса - акцептор электронной пары; Основание Льюиса является донором электронной пары (см. ниже).

Некоторые оксиды металлов (например, оксид алюминия) являются амфотерными - они реагируют как кислоты, так и основания. Например, они реагируют как основания, потому что ионы оксида принимают ионы водорода для образования воды. Что касается определения амфипротона, это не проблема, но проблема с кислотой. Оксид алюминия не содержит ионов водорода, которые можно было бы отдавать! Но оксид алюминия реагирует с основаниями, такими как раствор гидроксида натрия, с образованием сложных алюминатных ионов.

Вы можете представить себе неподеленные пары на ионах гидроксида как образующие дативные ковалентные (координатные) связи с пустыми орбиталями в ионах алюминия. Ионы алюминия принимают неподеленные пары (действуя как кислота Льюиса). Таким образом, оксид алюминия может действовать как кислота и основание - и поэтому он амфотерный. Но это не амфипротонный, потому что и кислотной и основной реакции не включают ионы водорода.

Я провел более 40 лет преподавания (в лаборатории, через книги и Интернет), ни разу не использовал термин амфипротический! Я просто не вижу в этом смысла.Термин амфотерный означает все без исключения вещества, функционирующие как кислоты и основания. Термин амфипротический можно использовать только тогда, когда обе эти функции включают перенос ионов водорода - другими словами, его можно использовать только в том случае, если вы ограничены разговором о теории Бронстеда-Лоури. Лично я бы придерживался более старого, более полезного термина «амфотерный», если только ваша программа не требует, чтобы вы использовали слово «амфипротический».



Теория кислот и оснований Льюиса

Эта теория выходит далеко за рамки того, что вы обычно считаете кислотами и основаниями.

Теория

 

Связь между теорией Льюиса и теорией Бронстеда-Лоури

Базы Льюиса

Проще всего увидеть взаимосвязь, посмотрев, что именно делают основания Бренстеда-Лоури, когда они принимают ионы водорода. Мы рассмотрели три основания Бренстеда-Лоури - это гидроксид-ионы, аммиак и вода, и они типичны для всех остальных.

Теория Бренстеда-Лоури гласит, что они действуют как основания, потому что соединяются с ионами водорода.Причина, по которой они объединяются с ионами водорода, заключается в том, что у них есть неподеленные пары электронов - это то, что говорит теория Льюиса. Эти два понятия полностью соответствуют друг другу.

Так как это расширяет концепцию базы? На данный момент это не так - он просто смотрит на это под другим углом.

А как насчет других подобных реакций, например, аммиака или воды? Согласно теории Льюиса, любая реакция , в которой аммиак или вода использовали свои неподеленные пары электронов для образования координационной связи, будет считаться их действием в качестве основания.

Вот реакция, о которой вы найдете на странице, посвященной связыванию координат. Аммиак реагирует с BF 3 , используя свою неподеленную пару, чтобы сформировать координационную связь с пустой орбиталью бора.

Что касается аммиака, то он ведет себя точно так же, как и когда он реагирует с ионом водорода - он использует свою неподеленную пару для образования координационной связи. Если вы собираетесь описать его как основу в одном случае, имеет смысл описать его как базу и в другом случае.


Примечание: Если вы еще не прочитали страницу о склеивании координат, сделайте это сейчас. Вы найдете важный пример использования воды в качестве основы Льюиса, а также этот пример - хотя термин , основание Льюиса на этой странице не используется.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



кислоты Льюиса

Кислоты Льюиса являются акцепторами электронных пар.В приведенном выше примере BF 3 действует как кислота Льюиса, принимая неподеленную пару азота. Согласно теории Бренстеда-Лоури, в BF 3 нет ничего даже отдаленно кислого.

Это расширение термина кислота , выходящее далеко за рамки обычного использования.

А как насчет более очевидных кислотно-основных реакций - таких как, например, реакция между аммиаком и газообразным хлористым водородом?

То, что ровно принимает неподеленную пару электронов на азоте.В учебниках часто пишут так, как будто аммиак отдает свою неподеленную пару иону водорода - простому протону без электронов вокруг него.

Это заблуждение! Обычно в химических системах не встречаются свободные ионы водорода. Они настолько реактивны, что всегда привязаны к чему-то другому. В HCl нет несоединенных ионов водорода.

Нигде на HCl нет пустой орбитали, которая могла бы принять пару электронов. Почему же тогда HCl - это кислота Льюиса?

Хлор более электроотрицателен, чем водород, а это означает, что хлористый водород будет полярной молекулой.Электроны в связи водород-хлор будут притягиваться к хлорному концу, оставляя водород слегка положительным, а хлор слегка отрицательным.


Примечание: Если вы не уверены в электроотрицательности и полярности связи, возможно, будет полезно перейти по этой ссылке.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Неподеленная пара на азоте молекулы аммиака притягивается к слегка положительному атому водорода в HCl.По мере приближения электроны в связи водород-хлор еще больше отталкиваются к хлору.

В конце концов, между азотом и водородом образуется координационная связь, и хлор отрывается в виде хлорид-иона.

Лучше всего это показать с помощью обозначения «фигурная стрелка», обычно используемого в механизмах органических реакций.


Примечание: Если вас не устраивает использование фигурных стрелок для отображения движений электронных пар, вам следует перейти по этой ссылке.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, чтобы быстро вернуться на эту страницу.



Вся молекула HCl действует как кислота Льюиса. Он принимает пару электронов от аммиака и в процессе распадается. Кислоты Льюиса не обязательно должны иметь пустую орбиталь.

 

Заключительный комментарий к кислотам и основаниям Льюиса

Если вы студент британского уровня A ', вы можете иногда встретить термины кислота Льюиса и основание Льюиса в учебниках или других источниках.Все, что вам нужно запомнить:


Примечание: Вспомните это, представив аммиак в качестве основания. Большинство людей на этом уровне знакомы с неподеленной реактивной парой на азоте, принимающей ионы водорода. Аммиак является основным из-за его неподеленной пары. Это означает, что базы должны иметь одиночные пары для пожертвования. Кислоты все наоборот.


Для всех общих целей придерживайтесь теории Бронстеда-Лоури.

 
 

Куда бы вы сейчас хотели пойти?

В меню кислотно-щелочного равновесия. . .

В меню «Физическая химия». . .

В главное меню. . .

 

© Джим Кларк, 2002 г. (последнее изменение - сентябрь 2018 г.)

.

Расчет эквивалентной массы - MEL Chemistry

[Депонировать фотографии]

Эквивалент вещества, также известный как эквивалентное количество вещества, относится к количеству вещества, которое взаимодействует с одним моль ионов водорода (в кислотно-основной реакции) или электронов (в окислительно-восстановительной реакции). Эквивалентные массы необходимы для правильного расчета химических реакций между веществами.Используя эквиваленты, мы можем получить правильное значение без длинных формул реакции, потому что нам нужно только знать, что химические вещества взаимодействуют, или что вещество является продуктом химической реакции.

[Депонировать фотографии]

Для начала давайте поговорим о том, что такое эквивалент вещества. Согласно классическому определению, эквивалент вещества - это условная или реальная частица, которая может быть эквивалентна катиону водорода в ионообменных и кислотно-основных реакциях или электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Любое вещество имеет несколько определяющих характеристик, и его эквивалентная масса, обозначенная как M экв, является одной из самых важных из всех. Молярную массу вещества легко определить: просто сложите молярные массы атомов в химической формуле вещества.

Молярная масса вещества - это лишь один из нескольких параметров, необходимых для правильного расчета эквивалентности.

Некоторые рекомендации по поиску эквивалента вещества

Формула для определения эквивалентной массы вещества зависит от класса рассматриваемого соединения.Для оксидов легко найти эквивалентную массу, например: разделив молярную массу соединения на валентность некислородного элемента, умноженную на количество его атомов. Давайте посмотрим на эквивалентную массу оксида золота (III) по формуле Au₂O₃.

[Депонировать фотографии]

Путем несложных вычислений получаем:

(197x2 + 16x3) / 3x2 = 73.7 г / моль.

Чтобы вычислить эквивалентную массу основания, просто разделите молярную массу основания на количество гидроксильных групп. Возьмем, например, гидроксид кальция Ca (OH) ₂. Несколько простых вычислений дают эквивалент 37 г / моль.

Чтобы найти эквивалент кислоты, разделите молярную массу кислоты на количество протонов. Вот простой пример использования серной кислоты:

(1x2 + 32x1 + 16x4) / 2 = 49 г / моль.

[Депонировать фотографии]

Найти эквивалент соли также просто: умножьте количество атомов металла на их степень окисления, а затем разделите его молярную массу на результат.Щелкните здесь, чтобы узнать о некоторых безопасных химических экспериментах, которые углубят этот вопрос.

Эксперименты по определению эквивалентной массы вещества

Этот эксперимент весьма интересен, и его можно использовать для демонстрации того, как вычислить эквивалентную массу вещества. Но делать это нужно с особой осторожностью: перед проведением любого эксперимента обязательно ознакомьтесь с необходимой научной литературой и методиками проведения экспериментов.

Внимание! Не пытайтесь проводить этот эксперимент без профессионального надзора!

Вам понадобится:

  • пробирка;
  • Бюретка
  • ;
  • воронка;
  • пробки;
  • пробирки;
  • Калькулятор
  • ;
  • Периодическая таблица;
  • соляная кислота;
  • пластины цинковые;
  • барометр;
  • Термометр
  • ;
  • перчатки;
  • респиратор химический;
  • защитные очки.Помните, что этот раствор нельзя приготовить дома. Соляная кислота опасна: при попадании на кожу вызывает сильные ожоги. При проведении эксперимента надевайте перчатки. Также используйте химический респиратор и защитные очки, так как пары соляной кислоты вредны для дыхательной системы и глаз.
[Депонировать фотографии]

Если кислота случайно попадает на кожу, промойте пораженный участок проточной водой и используйте пищевую соду для нейтрализации кислоты.

Этот метод основан на измерении объема водорода, выделяемого в результате реакции между металлом и кислотой. Эквивалент цинка определяется с помощью бюретки, соединенной трубкой с воронкой и пробиркой. Аппарат функционирует как система сообщающихся сосудов.

Заполните бюретку водой. С помощью пипетки налейте на дно пробирки несколько миллилитров соляной кислоты. Наклоните пробирку и вставьте кусочек цинка, следя за тем, чтобы он не касался кислоты.Отрегулируйте высоту воронки, чтобы довести уровень воды в бюретке до «0». Закройте пробирку пробкой и выбейте цинк в кислоту. Вы увидите заметное выделение газообразного водорода, который вытеснит часть воды из бюретки. Обратите внимание на разницу в начальном и конечном уровнях воды в бюретке, чтобы измерить, сколько газа было выпущено. Принимая во внимание температуру в лаборатории, атмосферное давление и давление водяного пара в бюретке, вы можете вычислить эквивалентную массу металла, используя правильную формулу с разумной точностью.Кстати, если вас интересует, как на температуру воды можно влиять, растворяя в ней вещества, вы можете попробовать этот эксперимент.

.

липидов | Определение, структура, примеры, функции, типы и факты

Липид , любое из разнообразных групп органических соединений, включая жиры, масла, гормоны и определенные компоненты мембран, которые сгруппированы вместе, потому что они не взаимодействуют в значительной степени с водой. Один тип липидов, триглицериды, в виде жира выделяется в жировых клетках, которые служат хранилищем энергии для организмов, а также обеспечивают теплоизоляцию. Некоторые липиды, такие как стероидные гормоны, служат химическими посредниками между клетками, тканями и органами, а другие передают сигналы между биохимическими системами внутри одной клетки.Мембраны клеток и органеллы (структуры внутри клеток) представляют собой микроскопически тонкие структуры, образованные из двух слоев молекул фосфолипидов. Мембраны служат для отделения отдельных клеток от окружающей их среды и для разделения внутренней части клетки на структуры, выполняющие особые функции. Эта функция разделения на части настолько важна, что мембраны и липиды, которые их образуют, должны были иметь важное значение для происхождения самой жизни.

липидная структура

Структура и свойства двух типичных липидов.И стеариновая кислота (жирная кислота), и фосфатидилхолин (фосфолипид) состоят из химических групп, которые образуют полярные «головы» и неполярные «хвосты». Полярные головки гидрофильны или растворимы в воде, тогда как неполярные хвосты гидрофобны или нерастворимы в воде. Молекулы липидов этого состава спонтанно образуют агрегированные структуры, такие как мицеллы и липидные бислои, с их гидрофильными концами, ориентированными в сторону водной среды, а их гидрофобные концы защищены от воды.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Популярные вопросы

Что такое липид?

Липид - это любое из различных органических соединений, нерастворимых в воде. Они включают жиры, воски, масла, гормоны и определенные компоненты мембран и действуют как молекулы-аккумуляторы энергии и химические посланники. Вместе с белками и углеводами липиды являются одним из основных структурных компонентов живых клеток.

Почему липиды важны?

Липиды представляют собой разнообразную группу соединений и выполняют множество различных функций.На клеточном уровне фосфолипиды и холестерин являются одними из основных компонентов мембран, отделяющих клетку от окружающей среды. Гормоны на основе липидов, известные как стероидные гормоны, являются важными химическими посредниками и включают тестостерон и эстрогены. На уровне организма триглицериды, хранящиеся в жировых клетках, служат хранилищами энергии, а также обеспечивают теплоизоляцию.

Что такое липидные рафты?

Липидные рафты - это возможные области клеточной мембраны, которые содержат высокие концентрации холестерина и гликосфинголипидов.Существование липидных рафтов окончательно не установлено, хотя многие исследователи подозревают, что такие рафты действительно существуют и могут играть роль в текучести мембран, межклеточной коммуникации и заражении вирусами.

Вода - это биологическая среда, вещество, делающее жизнь возможной, и почти все молекулярные компоненты живых клеток, будь то животные, растения или микроорганизмы, растворимы в воде. Такие молекулы, как белки, нуклеиновые кислоты и углеводы, обладают сродством к воде и называются гидрофильными («любящими воду»).Однако липиды гидрофобны («водобоязненные»). Некоторые липиды являются амфипатическими: часть их структуры гидрофильная, а другая часть, обычно большая часть, гидрофобная. Амфипатические липиды проявляют уникальное поведение в воде: они спонтанно образуют упорядоченные молекулярные агрегаты, гидрофильные концы которых находятся снаружи, в контакте с водой, а их гидрофобные части внутри, защищенные от воды. Это свойство играет ключевую роль в их роли как основных компонентов мембран клеток и органелл.

липид; oogonium

Микрофотография оогониума (яйцеклетки некоторых водорослей и грибов), полученная с помощью просвечивающего электронного микроскопа в ложных цветах, демонстрирующая обилие липидных капель (желтый), ядра (зеленый), атипичного ядрышка (темно-синий) и митохондрий (красный).

© Jlcalvo / Dreamstime.com

Хотя биологические липиды не являются крупными макромолекулярными полимерами (например, белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды), многие из них образуются в результате химического связывания нескольких небольших составляющих молекул.Многие из этих молекулярных строительных блоков похожи или гомологичны по структуре. Гомология позволяет разделить липиды на несколько основных групп: жирные кислоты, производные жирных кислот, холестерин и его производные, а также липопротеины. В этой статье рассматриваются основные группы и объясняется, как эти молекулы функционируют как молекулы-аккумуляторы, химические посредники и структурные компоненты клеток.

Жирные кислоты редко встречаются в природе в виде свободных молекул, но обычно находятся в составе многих сложных липидных молекул, таких как жиры (соединения, аккумулирующие энергию) и фосфолипиды (основные липидные компоненты клеточных мембран).В этом разделе описывается структура и физико-химические свойства жирных кислот. Он также объясняет, как живые организмы получают жирные кислоты как из своего рациона, так и в результате метаболического расщепления накопленных жиров.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Конструкция

Биологические жирные кислоты, члены класса соединений, известных как карбоновые кислоты, состоят из углеводородной цепи с одной концевой карбоксильной группой (COOH).Фрагмент карбоновой кислоты, не включающий гидроксильную (ОН) группу, называется ацильной группой. В физиологических условиях воды эта кислотная группа обычно теряет ион водорода (H + ) с образованием отрицательно заряженной карбоксилатной группы (COO -). Большинство биологических жирных кислот содержат четное число атомов углерода, потому что путь биосинтеза, общий для всех организмов, включает химическое соединение двухуглеродных единиц вместе (хотя в некоторых организмах действительно встречаются относительно небольшие количества нечетных жирных кислот).Хотя молекула в целом нерастворима в воде благодаря своей гидрофобной углеводородной цепи, отрицательно заряженный карбоксилат является гидрофильным. Эта обычная форма биологических липидов - та, которая содержит хорошо разделенные гидрофобные и гидрофильные части, - называется амфипатической.

Структурная формула стеариновой кислоты.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Помимо углеводородов с прямой цепью, жирные кислоты могут также содержать пары атомов углерода, связанных одной или несколькими двойными связями, метильными разветвлениями или трехуглеродным циклопропановым кольцом около центра углеродной цепи.

.

Смотрите также