Εξουδετέρωση
Ο δείκτης μπλε της βρωμοθυμόλης, η αντίδραση H⁺ + OH⁻ → H₂O, όξινο ή βασικό τελικό διάλυμα, αντιόξινα
Γιατί ένα χαπάκι σταματά το «κάψιμο» στο στομάχι;
Όταν νιώθεις καούρες, το στομάχι σου έχει παραπάνω υδροχλωρικό οξύ. Τα αντιόξινα δισκία περιέχουν βάσεις που «εξουδετερώνουν» ένα μέρος του οξέος. Η ίδια αντίδραση χρησιμοποιείται για να διορθώσουν οι αγρότες τα όξινα εδάφη — και την περιγράφει μια από τις πιο απλές εξισώσεις της Χημείας.
Ο δείκτης μπλε της βρωμοθυμόλης
Ο δείκτης μπλε της βρωμοθυμόλης, αν προστεθεί:
- σε όξινο διάλυμα → κίτρινο,
- σε ουδέτερο διάλυμα → πράσινο,
- σε βασικό διάλυμα → μπλε.
Τρεις σωλήνες με οξύ, νερό και βάση δίνουν έτσι μια «τρίχρωμη σημαία»: κίτρινο, πράσινο, μπλε.
Η εξουδετέρωση
Σε κωνική φιάλη βάζουμε αραιό διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου και λίγες σταγόνες μπλε της βρωμοθυμόλης: το διάλυμα γίνεται μπλε. Προσθέτουμε σταγόνα-σταγόνα αραιό διάλυμα υδροχλωρίου, ανακινώντας. Κάποια στιγμή το διάλυμα γίνεται πράσινο, δηλαδή ουδέτερο.
Πού πήγαν τα ιόντα που έδιναν τις βασικές και τις όξινες ιδιότητες; Τα του οξέος και τα της βάσης ενώνονται και σχηματίζουν μόρια νερού:
Η αντίδραση λέγεται εξουδετέρωση, γιατί «εξουδετερώνονται» οι ιδιότητες και του οξέος και της βάσης.
Είναι πάντα ουδέτερο το τελικό διάλυμα;
Όχι. Αν αναμείξεις τυχαίες ποσότητες:
- περισσεύουν → όξινο τελικό διάλυμα,
- περισσεύουν → βασικό,
- δεν περισσεύει τίποτα → ουδέτερο.
Ποια είναι η χημική εξίσωση της εξουδετέρωσης;
Εξουδετέρωση στην καθημερινή ζωή
- Αντιόξινα: το γαστρικό υγρό περιέχει υδροχλωρικό οξύ () για την πέψη. Όταν εκκρίνεται πολύ, νιώθουμε καούρες. Τα αντιόξινα περιέχουν βάσεις, όπως υδροξείδιο του αργιλίου και υδροξείδιο του μαγνησίου , που εξουδετερώνουν μέρος του οξέος.
- Έδαφος: σε πολύ όξινο έδαφος οι αγρότες ρίχνουν ασβέστη, που είναι βάση, για να μειώσουν την οξύτητα. Σε εδάφη με pH 5–6,5 καλλιεργούνται σιτάρι, αμπέλια και φράουλες.
- Τσιμπήματα: σύμφωνα με το σχολικό βιβλίο, το δηλητήριο της μέλισσας περιέχει οξύ (και αντιμετωπίζεται με αμμωνία), ενώ της σφήκας βάση (και αντιμετωπίζεται με ξίδι).
Μέθοδος: τι θα δείξει ο δείκτης μετά την ανάμειξη;
- Σύγκρινε πόσα φέρνει το οξύ και πόσα φέρνει η βάση.
- Αυτά ενώνονται ένα προς ένα σε μόρια νερού.
- Περισσεύουν → όξινο (κίτρινο)· περισσεύουν → βασικό (μπλε)· κανένα → ουδέτερο (πράσινο).
- Το τελικό pH βρίσκεται πάντα ανάμεσα στο pH του οξέος και στο pH της βάσης.
Παράδειγμα — η τρίχρωμη σημαία: Σε τρεις σωλήνες υπάρχουν: διάλυμα , διάλυμα , απιονισμένο νερό. Προσθέτουμε μπλε της βρωμοθυμόλης.
Λύση: Διάλυμα → κίτρινο (όξινο)· διάλυμα → μπλε (βασικό)· νερό → πράσινο (ουδέτερο).
Παράδειγμα — καούρες: Ποιο σκεύασμα θα βοηθούσε στους πόνους από υπερέκκριση γαστρικού υγρού: ασπιρίνη (δραστική ουσία ένα οξύ) ή αντιόξινο με και ;
Λύση: Το πρόβλημα είναι περίσσεια οξέος (). Χρειάζεται βάση για εξουδετέρωση: τα του αντιόξινου ενώνονται με τα και σχηματίζουν νερό. Η ασπιρίνη, ως οξύ, θα έκανε τα πράγματα χειρότερα.
Απάντηση: το αντιόξινο.
Λυμένη άσκηση (τύπου διαγωνίσματος):
Δεδομένα: Αναμειγνύουμε διάλυμα υδροχλωρίου με pH = 2 και διάλυμα αμμωνίας με pH = 11.
Ζητούμενο: Ποια από τις τιμές 8, 7, 1,5 και 4 δεν μπορεί να είναι το pH του τελικού διαλύματος; Αιτιολόγησε.
Λύση: Στην ανάμειξη γίνεται εξουδετέρωση: τα και τα μειώνονται. Ανάλογα με το τι θα περισσέψει, το τελικό διάλυμα μπορεί να είναι όξινο (π.χ. pH 4), ουδέτερο (7) ή βασικό (π.χ. 8) — πάντα όμως ανάμεσα στο 2 και στο 11. Για pH = 1,5 το διάλυμα θα έπρεπε να είναι πιο όξινο από το ίδιο το οξύ, πράγμα αδύνατο, αφού η αμμωνία μόνο «αφαιρεί» οξύτητα.
Απάντηση: 1,5.
Αναμειγνύεις διάλυμα οξέος με διάλυμα βάσης και το τελικό διάλυμα γίνεται κίτρινο με μπλε της βρωμοθυμόλης. Τι συνέβη;
Γιατί ένας αγρότης ρίχνει ασβέστη σε ένα πολύ όξινο χωράφι;
Η βρωμοθυμόλη είναι φανάρι ανάποδα: κίτρινο = όξινο, πράσινο = ισορροπία (ουδέτερο), μπλε = βασικό. Και η εξουδετέρωση: ένα + ένα = ένα νερό — «ζευγαράκια που γίνονται νερό».
Το αιώρημα υδροξειδίου του μαγνησίου στο νερό, ένα από τα πιο γνωστά αντιόξινα, λέγεται «γάλα μαγνησίας» επειδή μοιάζει με άσπρο γάλα. Κυκλοφορεί ως φάρμακο από τον 19ο αιώνα.
Φαντάσου ότι «μετράμε» τα ιόντα σε μονάδες. Το διάλυμα Α (οξύ) έχει 10 μονάδες . Το διάλυμα Β (βάση) έχει 6 μονάδες ανά ποτήρι. Όλα τα διαλύματα έχουν λίγες σταγόνες μπλε της βρωμοθυμόλης.
(α) Ρίχνεις ένα ποτήρι Β στο Α. Τι χρώμα βλέπεις; (β) Πόσες ακόμη μονάδες χρειάζονται για να γίνει πράσινο; (γ) Ρίχνεις και δεύτερο ολόκληρο ποτήρι Β. Τι χρώμα βλέπεις τώρα και τι περισσεύει;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
(α) 6 εξουδετερώνουν 6 → περισσεύουν → όξινο, κίτρινο.
(β) Χρειάζονται 4 μονάδες ακόμη.
(γ) Με άλλες 6 μονάδες : οι 4 εξουδετερώνουν τα υπόλοιπα και περισσεύουν 2 → βασικό, μπλε.
Απάντηση: κίτρινο · 4 μονάδες · μπλε, περισσεύουν 2 μονάδες .
- «Οξύ + βάση = πάντα ουδέτερο». Ουδέτερο μόνο αν και είναι ακριβώς όσα χρειάζονται.
- Ανάποδα χρώματα: κίτρινο όξινο, μπλε βασικό.
- Γράφεις την εξουδετέρωση ως . Το προϊόν είναι νερό, .
- Αντιόξινο με οξύ. Για περίσσεια οξέος χρειάζεσαι βάση.
- Μπλε της βρωμοθυμόλης: κίτρινο (όξινο), πράσινο (ουδέτερο), μπλε (βασικό).
- Εξουδετέρωση: — χάνονται οι ιδιότητες και του οξέος και της βάσης.
- Περισσεύουν → όξινο· περισσεύουν → βασικό· κανένα → ουδέτερο.
- Εφαρμογές: αντιόξινα (, ) για περίσσεια γαστρικού , ασβέστης για όξινα εδάφη.