Χ Η Μ Ε Ι Α Γ ΄ Γ Υ Μ Ν Α Σ Ι Ο ΥΟ Ξ Ε Α – Β Α Σ Ε Ι Σ – Α Λ Α Τ Α )

ΟΞΕΑ Οξέα ονομάζονται οι ενώσεις που, όταν διαλυθούν στο νερό, δίνουν κατιόντα υδρογόνου Η+. Όξινος χαρακτήρας ονομάζεται το σύνολο των κοινών ιδιοτήτων των διαλυμάτων των οξέων. Οι κοινές ιδιότητες των διαλυμάτων των οξέων οφείλονται στο κοινό συστατικό τους , το κατιόν υδρογόνου Η+. Ιδιότητες των οξέων : 1. Έχουν χαρακτηριστική ξινή γεύση. 2. Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών *

3. Αντιδρούν με τα ανθρακικά άλατα και ελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα 4. Αντιδρούν με μερικά μέταλλα και ελευθερώνουν υδρογόνο. 5. Τα υδατικά τους διαλύματα εμφανίζουν ηλεκτρική αγωγιμότητα, επιτρέπουν δηλαδή τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος , γεγονός που χαρακτηρίζει τα οξέα ως ηλεκτρολύτες.

Τα οξέα παρασκευάζονται όταν διαλύουμε τα οξείδια των αμετάλλων στο νερό. Γι’ αυτό τα οξείδια των αμετάλλων ονομάζονται όξινα οξείδια. Μερικά από τα οξέα που συναντάμε στην καθημερινή ζωή είναι : οξικό οξύ στο ξίδι,

κιτρικό οξύ στους χυμούς εσπεριδοειδών, γαλακτικό οξύ στο γιαούρτι, τρυγικό οξύ στο κρασί, ακετυλοσαλικυλικό οξύ στην ασπιρίνη, ασκορβικό οξύ ( βιταμίνη C ) κ.λ.π

Όξινη βροχή : Λόγω των ανθρώπινων δραστηριοτήτων (κίνηση αυτοκινήτων, θέρμανση κατοικιών), παράγονται τα αέρια διοξείδιο του άνθρακα, διοξείδιο του θείου, διοξείδιο του αζώτου. Τα αέρια αυτά αντιδρούν με τους υδρατμούς της ατμόσφαιρας , οπότε σχηματίζονται τα αντίστοιχα οξέα :ανθρακικό οξύ, θειώδες οξύ, νιτρικό οξύ. Τα οξέα αυτά διαλύονται στη βροχή (όξινη βροχή) και επιστρέφουν στο έδαφος.Η «καθαρή» βροχή έχει pH =5,5 λόγω του διοξειδίου του άνθρακα της ατμόσφαιρας, το οποίο διαλύεται ελάχιστα στο νερό και δίνει ανθρακικό οξύ.Όξινη βροχή ονομάζεται η βροχή με pH μικρότερο του 5,5

Η καλλιέργεια πολλών φυτών πραγματοποιείται σε όξινα εδάφη.( Τιμές pH < 7 ).Τα περισσότερα φυτά ευδοκιμούν σε εδάφη που έχουν pH κοντά στο 7 (ουδέτερα).Σε πολλές περιπτώσεις όμως , όταν το pH του εδάφους δεν είναι κατάλληλο προσθέτουμε στο έδαφος κατάλληλα παρασκευάσματα για να διορθώσουμε την τιμή του pH .

ΑΓΗΣΙΛΑΟΣ ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΣ - ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ – ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012 1

*Δείκτες είναι χρωστικές ουσίες , συνήθως φυτικά εκχυλίσματα , που αλλάζουν το χρώμα τους όταν τους προσθέτουμε οξύ( ή βάση). Επειδή μαρτυρούν (δείχνουν) την ύπαρξη οξέων ( ή βάσεων) τις ονομάζουμε δείκτες.

ΒΑΣΕΙΣ

Βάσεις ονομάζονται οι ενώσεις που, όταν διαλυθούν στο νερό, δίνουν ανιόντα υδροξειδίου ΟΗ-. Βασικός χαρακτήρας ονομάζεται το σύνολο των κοινών ιδιοτήτων των διαλυμάτων των βάσεων. Οι κοινές ιδιότητες των διαλυμάτων των βάσεων οφείλονται στο κοινό συστατικό τους , το ανιόν υδροξειδίου ΟΗ-. Ιδιότητες των βάσεων : 1. Έχουν καυστική , πικρή γεύση. 2. Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών *

3. Εξουδετερώνουν τα διαλύματα των οξέων 4.Τα υδατικά τους διαλύματα καθώς και τα τήγματά τους εμφανίζουν ηλεκτρική αγωγιμότητα, επιτρέπουν δηλαδή τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος, γεγονός που χαρακτηρίζει τις βάσεις ως ηλεκτρολύτες.

Οι βάσεις παρασκευάζονται όταν διαλύουμε τα οξείδια των μετάλλων στο νερό. Γι’ αυτό τα οξείδια των μετάλλων ονομάζονται βασικά οξείδια. Μερικές από τις βάσεις που συναντάμε στην καθημερινή ζωή είναι : ( βλέπε σχολικό βιβλίο στη σελίδα

34 )

ΚΛΙΜΑΚΑ pH

Το pH εκφράζει το πόσο όξινο ή πόσο βασικό είναι ένα διάλυμα. Με άλλα λόγια το pH εκφράζει πόσο ισχυρό ή ασθενές είναι ένα διάλυμα οξέος , ή πόσο ισχυρό ή ασθενές είναι ένα διάλυμα βάσης.Η κλίμακα του pH κυμαίνεται από 0- 14. Διάλυμα με τιμή pH=7 χαρακτηρίζεται ως ουδέτερο.

Με ειδικά όργανα που ονομάζονται πεχάμετρα μετράμε με ακρίβεια την τιμή του pH ενός διαλύματος

Σε διάλυμα οξέος (όξινο περιβάλλον) το pH παίρνει τιμές από 0 – 7. Όσο πιο ισχυρό είναι ένα διάλυμα οξέος , τόσο πιο κοντά στο μηδέν κυμαίνεται η τιμή του pH του.

Όσο πιο μεγάλη περιεκτικότητα σε οξύ (κατιόντα υδρογόνου Η+) έχει ένα διάλυμα οξέος τόσο πιο ισχυρό είναι και επομένως τόσο πιο κοντά στο μηδέν κυμαίνεται η τιμή του pH τουΌσο πιο ασθενές είναι ένα διάλυμα οξέος , τόσο πιο κοντά στο 7 κυμαίνεται η τιμή του pH του.Όσο πιο μικρή περιεκτικότητα σε οξύ (κατιόντα υδρογόνου Η+) έχει ένα διάλυμα οξέος τόσο πιο ασθενές είναι και επομένως τόσο πιο κοντά στο 7 κυμαίνεται η τιμή του pH του

Σε διάλυμα βάσης (βασικό περιβάλλον) το pH παίρνει τιμές από 7 – 14. Όσο πιο ισχυρό είναι ένα διάλυμα βάσης , τόσο πιο κοντά στο 14 κυμαίνεται η τιμή του pH του.

Όσο πιο μεγάλη περιεκτικότητα σε βάση (ανιόντα υδροξειδίου ΟΗ-) έχει ένα διάλυμα βάσης τόσο πιο ισχυρό είναι και επομένως τόσο πιο κοντά στο 14 κυμαίνεται η τιμή του pH τουΌσο πιο ασθενές είναι ένα διάλυμα βάσης , τόσο πιο κοντά στο 7 κυμαίνεται η τιμή του pH του.

ΑΓΗΣΙΛΑΟΣ ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΣ - ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ – ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012 2

*Δείκτες είναι χρωστικές ουσίες , συνήθως φυτικά εκχυλίσματα , που αλλάζουν το χρώμα τους όταν τους προσθέτουμε οξύ (ή βάση). Επειδή μαρτυρούν (δείχνουν) την ύπαρξη οξέων (ή βάσεων ) τις ονομάζουμε δείκτες.

Όσο πιο μικρή περιεκτικότητα σε βάση (ανιόντα υδροξειδίου ΟΗ-) έχει ένα διάλυμα βάσης τόσο πιο ασθενές είναι και επομένως τόσο πιο κοντά στο 7 κυμαίνεται η τιμή του pH του

Ρ ύ θ μ ι σ η τ ο υ p H μ ε α ρ α ί ω σ η κ α ι σ υ μ π ύ κ ν ω σ η Με την αραίωση ενός διαλύματος οξέος ελαττώνεται η περιεκτικότητα του διαλύματος σε οξύ και

επομένως το pH του διαλύματος αυξάνεται . Με την συμπύκνωση ενός διαλύματος οξέος αυξάνεται η περιεκτικότητα του διαλύματος σε οξύ και

επομένως το pH του διαλύματος ελαττώνεται . Με την προσθήκη σε ένα διάλυμα οξέος ποσότητας καθαρού οξέος αυξάνεται η περιεκτικότητα του

διαλύματος σε οξύ και επομένως το pH του διαλύματος ελαττώνεται . Με την αραίωση ενός διαλύματος βάσης ελαττώνεται η περιεκτικότητα του διαλύματος σε βάση και

επομένως το pH του διαλύματος ελαττώνεται . Με την συμπύκνωση ενός διαλύματος βάσης αυξάνεται η περιεκτικότητα του διαλύματος σε βάση και

επομένως το pH του διαλύματος αυξάνεται . Με την προσθήκη σε ένα διάλυμα βάσης ποσότητας καθαρής βάσης αυξάνεται η περιεκτικότητα του

διαλύματος σε βάση και επομένως το pH του διαλύματος αυξάνεται .

ΕΞΟΥΔΕΤΕΡΩΣΗ Εξουδετέρωση λέμε την αντίδραση κατά την οποία κατιόντα υδρογόνου Η+ των οξέων αντιδρούν με τα

ανιόντα υδροξειδίου ΟΗ- των βάσεων και σχηματίζουν μόρια νερού.

Όταν ο αριθμός των κατιόντων υδρογόνου Η+ είναι ίσος με τον αριθμό των ανιόντων υδροξειδίου ΟΗ- ,στο τελικό διάλυμα δεν θα υπάρχουν ούτε κατιόντα υδρογόνου Η+ , ούτε ανιόντα υδροξειδίου ΟΗ- οπότε το τελικό διάλυμα θα είναι ουδέτερο, θα έχει δηλαδή pH=7.Στην περίπτωση αυτή χάνεται και ο όξινος και ο βασικός χαρακτήρας. Τότε λέμε ότι έχουμε πλήρη εξουδετέρωση.Όταν ο αριθμός των κατιόντων υδρογόνου Η+ δεν είναι ίσος με τον αριθμό των ανιόντων υδροξειδίου ΟΗ- ,στο τελικό διάλυμα θα υπάρχουν είτε κατιόντα υδρογόνου Η+ (αν αρχικά ήταν περισσότερα) είτε ανιόντα υδροξειδίου ΟΗ- (αν αρχικά ήταν περισσότερα) οπότε το τελικό διάλυμα θα είναι όξινο ή βασικό αντίστοιχα, δηλαδή θα έχει pH<7 ή pH>7 αντίστοιχα. Άρα δεν χάνεται ο όξινος ,στην πρώτη περίπτωση, ή ο βασικός , στη δεύτερη περίπτωση, χαρακτήρας .Τότε λέμε ότι έχουμε μερική εξουδετέρωση.

Διακύμανση του pH κατά την εξουδετέρωση Όταν όξινο διάλυμα αναμιγνύεται με βασικό διάλυμα ή με καθαρή βάση ,κάποια ποσότητα του

οξέος εξουδετερώνεται (πλήρως ή μερικώς ) από το διάλυμα βάσης ή την βάση , με συνέπεια να ελαττωθεί η ποσότητα του οξέος στο τελικό διάλυμα και επομένως η περιεκτικότητά του σε οξύ. Άρα το pH του διαλύματος θα αυξηθεί.

Όταν βασικό διάλυμα αναμιγνύεται με όξινο διάλυμα ή με καθαρό οξύ ,κάποια ποσότητα της βάσης εξουδετερώνεται (πλήρως ή μερικώς ) από το διάλυμα οξέος ή το οξύ , με συνέπεια να ελαττωθεί η ποσότητα της βάσης στο τελικό διάλυμα και επομένως η περιεκτικότητά του σε βάση. Άρα το pH του διαλύματος θα ελαττωθεί.

ΑΓΗΣΙΛΑΟΣ ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΣ - ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ – ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012 3

ΑΛΑΤΑΤα άλατα έχουν ορισμένες κοινές ιδιότητες : 1. Σε συνήθη θερμοκρασία είναι κρυσταλλικές στερεές ουσίες2. ανήκουν στην κατηγορία των ηλεκτρολυτών, δηλαδή τα διαλύματά τους και τα τήγματά τους άγουν το

ηλεκτρικό ρεύμα3. εμφανίζουν ψηλά σημεία τήξης και βρασμού

Με την εξουδετέρωση παρασκευάζονται ευδιάλυτα άλαταα) Οξύ + Βάση → Αλάτι + Νερό

Με καταβύθιση παρασκευάζονται δυσδιάλυτα άλατα (ιζήματα)α) Αλάτι 1 + Αλάτι 2 → Αλάτι 3 + Αλάτι 4

ΔιαλυτότηταΤι σημαίνει η έκφραση : « Η διαλυτότητα του νιτρικού καλίου είναι 32g KNO3 / 100g νερού στους 200 C »

Απάντησηα) Αν διαλύσουμε 32g KNO3 σε 100g νερού στους 200 C θα προκύψει κορεσμένο διάλυμα. ήβ) Η μέγιστη ποσότητα KNO3 που μπορεί να διαλυθεί σε 100g νερού στους 200 C είναι 32 g

(Κορεσμένο λέμε ένα διάλυμα που δεν μπορεί να διαλύσει άλλη ουσία κάτω από ορισμένες συνθήκες.)

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΜΕ ΑΠΑΝΤΗΣΗ ή ΥΠΟΔΕΙΞΗ

Ερώτηση 1: Ένας μαθητής μετά την εκτέλεση ενός πειράματος στο σχολικό εργαστήριο χημείας, με ανάμιξη διαλύματος βάσης και διαλύματος οξέος, κατέληξε στο ακόλουθο συμπέρασμα-διαπίστωση « Το τελικό διάλυμα που προέκυψε ήταν ουδέτερο ,θα μπορούσε όμως και να μην ήταν». α)Πως κατάλαβε ο μαθητής ότι το τελικό διάλυμα ήταν ουδέτερο ; β)Τι εννοούσε ο μαθητής με την έκφραση « . . θα μπορούσε όμως και να μην ήταν; Να δικαιολογήσετε πλήρως τις όποιες απαντήσεις σας.

Απάντηση 1: α) Προφανώς ο μαθητής μέτρησε με το πεχάμετρο το pH του διαλύματος και το βρήκε 7β) Ο μαθητής εννοούσε ότι θα μπορούσε και να γινόταν μερική εξουδετέρωση και τότε το διάλυμα θα ήταν όξινο ή βασικό , δηλαδή θα είχε τιμή pH μικρότερη ή μεγαλύτερη του 7και άρα δεν θα ήταν ουδέτερο. Αυτό θα συνέβαινε αν οι ποσότητες των δύο διαλυμάτων δεν ήσαν ισοδύναμες. Αν είχαμε περισσότερο οξύ το τελικό διάλυμα θα είχε pH μικρότερο του 7, ενώ αν είχαμε περισσότερη βάση το pH του τελικού διαλύματος θα ήταν μεγαλύτερο του 7.

ΑΓΗΣΙΛΑΟΣ ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΣ - ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ – ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012 4

Ερώτηση 2: Να επιλέξετε την σωστή απάντηση και να ΔΙΚΑΙΟΛΟΓΗΣΕΤΕ την επιλογή σας, σε κάθε μια από τις παρακάτω ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής1. Ένα διάλυμα οξέος έχει pH=5. Προσθέτουμε νερό στο διάλυμα. Το νέο διάλυμα μπορεί να έχει pH : α) 4 β) 5 γ) 6 δ)8 2. Ένα διάλυμα οξέος έχει pH=4 . Στο διάλυμα αυτό προσθέτουμε μια ποσότητα διαλύματος μιας βάσης. Ποια από τις παρακάτω τιμές αποκλείεται να είναι η τιμή του pH του διαλύματος που θα προκύψει ; α) 2 β) 7 γ) 8 δ) 11

3. Ένα διάλυμα έχει pH=10. Στο διάλυμα αυτό προσθέτουμε ποσότητα βάσης. Ποια τιμή του pH αποκλείεται να έχει το διάλυμα που θα προκύψει ;

α) 8 β) 13 γ) 12 δ) 14

Απάντηση 2: Μελέτησε τις παραγράφους α) Ρύθμιση του pH με αραίωση και συμπύκνωση β) Διακύμανση του pH κατά την εξουδετέρωση

Ερώτηση 3: Να επιλέξετε την σωστή απάντηση και να ΔΙΚΑΙΟΛΟΓΗΣΕΤΕ την επιλογή σας, σε κάθε μια από τις παρακάτω ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής

1. Ένα διάλυμα βάσης έχει pH=10. Προσθέτουμε νερό στο διάλυμα. Το νέο διάλυμα μπορεί να έχει pH : α) 8 β) 10 γ) 3 δ)12 2. Ένα διάλυμα βάσης έχει pH=12 . Στο διάλυμα αυτό προσθέτουμε μια ποσότητα διαλύματος ενός οξέος. Ποια από τις παρακάτω τιμές αποκλείεται να είναι η τιμή του pH του διαλύματος που θα προκύψει ; α) 11 β) 13 γ) 7 δ) 8 ε) 4,53. Ένα διάλυμα έχει pH=5. Στο διάλυμα αυτό προσθέτουμε ποσότητα οξέος . Ποια τιμή του pH αποκλείεται να έχει το διάλυμα που θα προκύψει ; α) 1 β) 2 γ) 4 δ) 6

Απάντηση 3: Μελέτησε τις παραγράφους α) Ρύθμιση του pH με αραίωση και συμπύκνωση β) Διακύμανση του pH κατά την εξουδετέρωση

Ερώτηση 4: Ένας μαθητής μετά την εκτέλεση ενός πειράματος «εξουδετέρωσης» στο σχολικό εργαστήριο χημείας, κατέληξε στο ακόλουθο συμπέρασμα : « Το pH ενός διαλύματος που προκύπτει μετά την εξουδετέρωση έχει τιμή 7». Είναι σωστό ή λάθος το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε ο μαθητής ;Να δικαιολογήσετε πλήρως την όποια απάντησή σας.

ΑΓΗΣΙΛΑΟΣ ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΣ - ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ – ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012 5

Απάντηση 4: Αν ο μαθητής εννοούσε ότι το pH του διαλύματος που προέκυψε από το πείραμα της εξουδετέρωσης στο σχολικό εργαστήριο ότι είχε pH =7 ,επειδή προφανώς το μέτρησε με κάποιο πεχάμετρο τότε αυτό είναι σωστό. Όμως από την έκφραση του μαθητή, « . . .ενός διαλύματος .», φαίνεται ότι αυτός μιλά γενικά και παραδέχεται ότι για οποιοδήποτε πείραμα εξουδετέρωσης το pH που θα προκύπτει θα είναι 7. Αυτό όμως είναι λάθος διότι pH =7 έχουμε μόνον όταν η εξουδετέρωση είναι πλήρης. Αν η εξουδετέρωση είναι μερική τότε θα έχουμε pH ≠ 7

ΑΓΗΣΙΛΑΟΣ ΠΕΤΡΟΠΟΥΛΟΣ - ΧΗΜΕΙΑ Γ΄ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ – ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2012 6