Τα Οξέα
Όξινος χαρακτήρας: ξινή γεύση, δείκτες, αντίδραση με ανθρακικά άλατα και μέταλλα — οξέα κατά Arrhenius
Τι κοινό έχουν η λεμονάδα, η cola και το ξίδι;
Διάβασε τις ετικέτες: κιτρικό οξύ στη λεμονάδα, φωσφορικό οξύ στην cola, οξικό οξύ στο ξίδι, ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C) στους χυμούς. Όλα έχουν ξινή γεύση και όλα «αφρίζουν» με τη μαγειρική σόδα. Γιατί τόσο διαφορετικές ουσίες συμπεριφέρονται τόσο ίδια; Την απάντηση την έδωσε ένας Σουηδός χημικός το 1887.
Οι κοινές ιδιότητες των οξέων
Τα υδατικά διαλύματα όλων των οξέων:
- Έχουν ξινή (όξινη) γεύση — λεμόνι (κιτρικό οξύ), ξίδι (οξικό), γιαούρτι (γαλακτικό). Προσοχή: απαγορεύεται να δοκιμάζεις οξέα του εργαστηρίου (υδροχλωρικό, θειικό, νιτρικό) — προκαλούν σοβαρά εγκαύματα.
- Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών. Δείκτες είναι ουσίες που αλλάζουν χρώμα με την παρουσία οξέων. Με το μπλε της βρωμοθυμόλης κάθε όξινο διάλυμα γίνεται κίτρινο. Δείκτες υπάρχουν και στο κόκκινο λάχανο, στο τσάι, στα πέταλα πολλών λουλουδιών.
- Αντιδρούν με τα ανθρακικά άλατα (μάρμαρο, μαγειρική σόδα) και παράγεται διοξείδιο του άνθρακα (φυσαλίδες).
- Αντιδρούν με πολλά μέταλλα (π.χ. ψευδάργυρο, σίδηρο) και ελευθερώνεται υδρογόνο. Ορισμένα μέταλλα, όπως ο χαλκός, δεν αντιδρούν.
Το σύνολο αυτών των κοινών ιδιοτήτων λέγεται όξινος χαρακτήρας.
Ρίχνεις ξίδι σε μαρμαρόσκονη και βλέπεις φυσαλίδες. Ποιο αέριο παράγεται;
Οξέα κατά Arrhenius
Γιατί όλα τα οξέα έχουν κοινές ιδιότητες; Το 1887 ο Σουηδός χημικός S. Arrhenius (Νόμπελ Χημείας 1903) έδωσε την απάντηση: τα διαλύματα όλων των οξέων περιέχουν κατιόντα υδρογόνου , και σε αυτά οφείλονται οι κοινές τους ιδιότητες.
Οξέα κατά Arrhenius ονομάζονται οι ενώσεις που, όταν διαλύονται στο νερό, δίνουν κατιόντα υδρογόνου ().
Τα τέσσερα οξέα που πρέπει να ξέρεις:
- υδροχλώριο → δίνει και ιόντα χλωρίου
- θειικό οξύ → δίνει και θειικά ιόντα
- νιτρικό οξύ → δίνει και νιτρικά ιόντα
- οξικό οξύ (στο ξίδι) → δίνει και οξικά ιόντα
Σε τι οφείλονται, κατά τον Arrhenius, οι κοινές ιδιότητες των διαλυμάτων των οξέων;
Μέθοδος: αναγνωρίζω και χρησιμοποιώ τον όξινο χαρακτήρα
- Θέλεις να δεις αν ένα διάλυμα είναι όξινο; Βάλε δείκτη: με μπλε της βρωμοθυμόλης γίνεται κίτρινο.
- Οξύ + ανθρακικό άλας (μάρμαρο, σόδα) → · επιβεβαίωση: θολώνει το ασβεστόνερο.
- Οξύ + δραστικό μέταλλο (ψευδάργυρος, σίδηρος, αλουμίνιο) → · επιβεβαίωση: κρότος με φλόγα.
- Χαλκός, άργυρος, χρυσός δεν δίνουν υδρογόνο με τα αραιά οξέα.
Παράδειγμα — ποιο αέριο και πώς το αποδεικνύω;
- Διάλυμα υδροχλωρίου πάνω σε σίδηρο → υδρογόνο. Πλησιάζουμε αναμμένο σπίρτο στο στόμιο: ακούγεται κρότος.
- Μαγειρική σόδα με διάλυμα θειικού οξέος → διοξείδιο του άνθρακα. Το διοχετεύουμε σε διαυγές ασβεστόνερο: θολώνει.
Παράδειγμα — γιατί δεν φυλάμε οξέα σε σιδερένια ή αλουμινένια δοχεία;
Λύση: Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με πολλά μέταλλα, ανάμεσά τους ο σίδηρος και το αργίλιο (αλουμίνιο). Το δοχείο θα διαβρωνόταν, θα παραγόταν υδρογόνο και το διάλυμα θα αλλοιωνόταν.
Απάντηση: Τα οξέα φυλάσσονται σε γυάλινα ή κατάλληλα πλαστικά δοχεία.
Λυμένη άσκηση (τύπου διαγωνίσματος):
Δεδομένα: Οξέα: υδροχλώριο, θειικό οξύ, νιτρικό οξύ, οξικό οξύ.
Ζητούμενα: (α) Οι μοριακοί τύποι τους. (β) Ποιο κατιόν δίνουν όλα στο νερό και ποιο ανιόν το καθένα; (γ) Ο ορισμός των οξέων κατά Arrhenius.
Λύση:
(α) , , , .
(β) Όλα δίνουν . Ανιόντα: (ιόν χλωρίου), (θειικό ιόν), (νιτρικό ιόν), (οξικό ιόν).
(γ) Οξέα κατά Arrhenius είναι οι ενώσεις που, όταν διαλύονται στο νερό, δίνουν κατιόντα υδρογόνου .
Απάντηση: όπως παραπάνω.
Ποιο από τα παρακάτω μέταλλα δεν αντιδρά με αραιό διάλυμα υδροχλωρίου;
Ο όξινος χαρακτήρας σε 4 λέξεις: Ξινό – Κίτρινο – Φυσαλίδες – Υδρογόνο. Ξινή γεύση, κίτρινο με μπλε της βρωμοθυμόλης, με ανθρακικά, με μέταλλα. Και ο Arrhenius: Οξύ → .
Ο φλοιός της ιτιάς χρησιμοποιούνταν από την αρχαιότητα κατά του πόνου και του πυρετού. Η δραστική ουσία του ονομάστηκε σαλικυλικό οξύ από το λατινικό όνομα της ιτιάς (Salix). Το 1897 ο Γερμανός χημικός Felix Hoffmann στη Bayer παρασκεύασε ένα παράγωγό του με λιγότερες παρενέργειες, το ακετυλοσαλικυλικό οξύ — την ασπιρίνη.
Έχεις τρία ίδια διάφανα μπουκάλια χωρίς ετικέτα: αραιό υδροχλωρικό οξύ, απιονισμένο νερό και ζαχαρόνερο. Στον πάγκο υπάρχουν: κομματάκια μαρμάρου, λίγος ψευδάργυρος, ύαλοι ωρολογίου και λύχνος. Απαγορεύεται η γεύση. Πώς θα τα ξεχωρίσεις με όσο το δυνατόν λιγότερα πειράματα;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
- Ρίχνεις λίγο από κάθε υγρό σε κομματάκι μαρμάρου. Φυσαλίδες βγάζει μόνο το οξύ (παράγεται ) → αναγνωρίστηκε το υδροχλωρικό οξύ. (Εναλλακτικά με ψευδάργυρο: φυσαλίδες υδρογόνου.)
- Για τα άλλα δύο, εξατμίζεις λίγες σταγόνες σε ύαλο ωρολογίου: το απιονισμένο νερό δεν αφήνει τίποτα, το ζαχαρόνερο αφήνει ζάχαρη που με θέρμανση καραμελώνει.
Απάντηση: δύο πειράματα αρκούν — ένα που αξιοποιεί τον όξινο χαρακτήρα και μία εξάτμιση.
- Μπερδεύεις τα αέρια: οξύ + ανθρακικό → · οξύ + μέταλλο → .
- «Όλα τα μέταλλα αντιδρούν με τα οξέα». Ο χαλκός δεν αντιδρά.
- «Κάθε ένωση με υδρογόνο είναι οξύ». Οξύ είναι όποια δίνει στο νερό — το μεθάνιο έχει υδρογόνο, αλλά δεν είναι οξύ.
- Δοκιμάζεις τη γεύση για να αναγνωρίσεις οξύ. Ποτέ στο εργαστήριο· χρησιμοποίησε δείκτη.
- Όξινος χαρακτήρας: ξινή γεύση, αλλαγή χρώματος δεικτών (μπλε της βρωμοθυμόλης → κίτρινο), αντίδραση με ανθρακικά άλατα () και με πολλά μέταλλα ().
- Arrhenius: οξέα είναι οι ενώσεις που, όταν διαλύονται στο νερό, δίνουν · σε αυτά οφείλονται οι κοινές ιδιότητες.
- Τα βασικά οξέα: , , , .
- Ο χαλκός δεν αντιδρά με τα αραιά οξέα.