Кислоты и основания
Лимонный сок, желудочная кислота, пищевая сода и средство для прочистки труб занимают разные места на одной шкале. Перемещайся по шкале pH и наблюдай, как меняют цвет четыре индикатора. Сравни сильные и слабые кислоты на уровне молекул и проведи титрование до точки эквивалентности.
О курсе
В чистой воде при 25 °C лишь около двух молекул из каждого миллиарда распались на ионы, и именно с этого крошечного количества начинаются кислоты и основания. Лимонный сок, желудочная кислота, пищевая сода и средство для прочистки труб занимают разные точки на одной шкале. В уксусе при pH 2.4 ионов гидроксония в литре примерно в 40 000 раз больше, чем в чистой воде при pH 7.
Пять уроков начинаются с вопроса, что такое кислоты и основания, и типичных реакций кислоты с металлом, карбонатом и основанием. Затем шкала pH, потом индикаторы: фенолфталеин остаётся бесцветным в любом растворе ниже pH 8.3 и становится розовым выше. Дальше сильные и слабые кислоты. При концентрации 0.100 M соляная кислота ионизирована полностью и имеет pH 1.00, а уксусная кислота отдала лишь 1.3% своих протонов и имеет pH 2.87. Последний урок посвящён нейтрализации и титрованию: при добавлении 0.100 M гидроксида натрия к 25.00 мл 0.100 M соляной кислоты pH скачком растёт с 3.70 до 10.30 между 24.9 мл и 25.1 мл. В лаборатории ты двигаешься по шкале pH вместе с обычными веществами и четырьмя пробирками с индикаторами, меняющими цвет. Она рисует сто молекул кислоты при выбранной тобой концентрации, показывая ионизированные как отдельные A⁻ и H₃O⁺, и проводит титрование так, как это делает таблица 14.2 в OpenStax.
Перед началом
Кислоты и основания образуют семейство реакций, поэтому хороший первый шаг — курс Химические реакции, особенно темы об уравнивании и о типах реакций. Шкала pH логарифмическая, а в вопросах нужны pOH, pKa и молярные концентрации, так что пригодится калькулятор с клавишей логарифма.
Когда закончишь
Ты сможешь разместить лимонный сок, пищевую соду и средство для прочистки труб на шкале pH, переходить от pH к pOH и выбирать индикатор вроде фенолфталеина для нужного интервала. Ты объяснишь, почему у 0.100 М соляной кислоты pH ниже, чем у уксусной кислоты той же концентрации, и по результату титрования найдёшь концентрацию кислоты.
- 1Что такое кислоты и основания?В чистой воде при 25 °C лишь примерно две молекулы из миллиарда распались на ионы. С этого крошечного количества начинается разговор о кислотах и основаниях.
- 2Шкала pHВ уксусе с pH 2.4 ионов гидроксония на литр примерно в 40 000 раз больше, чем в чистой воде с pH 7.
- 3Кислотно-основные индикаторыФенолфталеин остаётся бесцветным в любом растворе с pH ниже 8.3 и розовеет при более высоком pH.
- 4Сильные и слабые кислотыПри концентрации 0.100 M соляная кислота полностью ионизирована и имеет pH 1.00, а уксусная кислота отдала лишь 1.3% своих протонов и имеет pH 2.87.
- 5Нейтрализация и титрованиеПриливай 0.100 M раствор гидроксида натрия к 25.00 мл 0.100 M соляной кислоты: между 24.9 мл и 25.1 мл pH скачком вырастет с 3.70 до 10.30.
Источники курса (10)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 4.2 neutralization and antacids (stomach roughly 0.03 M HCl, milk of magnesia Mg(OH)2, Al(OH)3)
- 14.1 Brønsted-Lowry acids and bases (Boyle 1680, Davy 1815, Arrhenius 1884, Brønsted and Lowry 1923, autoionization about two in a billion molecules, Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ at 25 °C, about 5.6 × 10⁻¹³ at 100 °C)
- 14.2 pH and pOH (pH = −log[H3O+], stomach acid 1.2 × 10⁻³ M gives 2.92, vinegar about 4 × 10⁻³ M gives 2.4, blood 7.3, KOH 0.0125 M gives 12.10, neutral pH 6.31 at 80 °C, rainwater 5 to 6, acid rain below 5, pH meter resolution 0.001, Figure 14.2: 1 M HCl 0, gastric juice about 1.5, lime juice about 2, wine about 3.5, coffee about 5, milk of magnesia about 10.5)
- 14.3 relative strengths (six strong acids and six strong bases, Ka, percent ionization, 0.100 M acetic acid 1.3%)
- 14.6 buffers (normal blood pH about 7.4)
- 14.7 titrations (25.00 mL of 0.100 M HCl or acetic acid with 0.100 M NaOH, Table 14.2, equivalence pH 7.00 and 8.72, half-equivalence pH = pKa, Ka acetic acid 1.8 × 10⁻⁵, methyl orange Ka 4.0 × 10⁻⁴ red HIn and yellow In⁻, interval about pKa ± 1, phenolphthalein colourless below pH 8.3)
- LibreTexts Acid-Base Indicators (litmus about 5 to 8, methyl orange 3.1 to 4.4, phenolphthalein 8.3 to 10.0; chem.libretexts.org) and bromothymol blue 6.0 to 7.6 yellow to blue (Prairie South indicator table via LibreTexts Chemistry 30)
- PubChem acetic acid pKa 4.76 at 25 °C, sodium bicarbonate 0.1 M pH 8.3, ammonia 0.1 N pH 11.1, sodium hydroxide (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)
- NOAA Ocean acidification (noaa.gov: surface ocean pH has fallen by 0.1 since the industrial revolution, about a 30 percent increase in acidity)
- IUPAC CIAAW abridged standard atomic weights.
Проверено: 2026-10-17