Катализатор — это вещество, ускоряющеереакцию, но не входящее в состав продуктов реакции. Количество катализатора, в отличие от других реагентов, послереакции не изменяется. Обеспечивая более быстрый путь для реакции, катализатор реагирует с исходным веществом, получившееся промежуточное соединение подвергается превращениям и в конце расщепляется на товар и катализатор. Затем катализатор снова реагирует с исходным веществом, и этот каталитический цикл многократно (до миллиона раз) повторяется.
Обычным разложением при температуре оксида марганца. выделится кислород и марганец.
Реакция разложение пероксида водорода, при этом оксид марганца (IV) играет роль катализатора.
2H2O2=2H2O+O2
Цвета различных индикаторов в растворах кислот и щелочей приведены в таблице 8-6. С их определяют кислотность или щелочность раствора. Для проявления окраски достаточно добавить в исследуемый раствор всего лишь 1-2 капли 0,1% раствора индикатора.
Таблица 8-6. Окраска индикаторов в растворах щелочей и кислот.
Цвет индикатора в растворах:
Название индикатора:
в кислых
в нейтральных
в щелочных
Лакмус
Фенолфталеин
Метилоранж
красный
бесцветный
красный
фиолетовый
бледно-розовый
оранжевый
синий
малиновый
желтый
Индикаторы можно условно считать слабыми кислотами, соли которых в растворе имеют иную окраску. Эта окраска не зависит от атома металла, входящего в состав соли. Например, запишем формулу лакмуса в виде "кислоты" НЛ (здесь Н – атом водорода, а Л – часть молекулы лакмуса, имеющей сложное строение). В растворах изменение окраски лакмуса происходит в результате реакции нейтрализации:
HЛ
+
NaOH
=
NaЛ
+
H2O
эти молекулы окрашивают раствор в красный цвет
эти молекулы окрашивают раствор в синий цвет
А вот как изменяет окраску растворов индикатор фенолфталеин НФ:
HФ
+
NaOH
=
NaФ
+
H2O
эти молекулы бесцветны
эти молекулы окрашивают раствор в малиновый цвет
Если после появления малиновой окраски в щелочной раствор фенолфталеина добавить избыток какой-нибудь кислоты, то произойдет обратная реакция и раствор вновь станет бесцветным:
NaФ
+
HCl
=
HФ
+
NaCl
малиновый
бесцветный
Изменение окраски фенолфталеина при нейтрализацииВ опыте из "Единой коллекции образовательных ресурсов" показывается, как такой индикаторный переход (изменение цвета раствора) происходит при нейтрализации раствора NaOH уксусной кислотой CH3COOH.
Изменение окраски происходит резко – как только в растворе не останется NaOH. На этом явлении основано определение неизвестной концентрации раствора какого-нибудь основания или кислоты с добавления раствора кислоты или основания известной концентрации. Такой называется титрованием.
Титрование проводится с бюретки – стеклянной трубки с краником, на которую нанесены деления с точностью до 0,1 мл. В бюретку наливают раствор кислоты или щелочи точно известной концентрации (рис.8-1).
Допустим, надо определить концентрацию раствора NaOH. Точно отмеренный объем этого раствора наливают в колбу для титрования, добавляют индикатор (рис. 8-1а) и по каплям приливают из бюретки раствор кислоты, концентрация которого известна. С бюретки точно измеряется объем кислоты, необходимый для полной нейтрализации раствора - в этот момент окраска раствора исчезает (рис. 8-1б). Поскольку точно известна концентрация кислоты, взятой для титрования, не составляет труда рассчитать и концентрацию щелочи.
Массовая доля растворенного вещества - это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к обшей массе раствора, т. е.
массовая доля растворенного вещества А,m(А)-масса растворенного вещества А и т - общая масса раствора.
Массовую долю omega.lc.gif (56 bytes) (А) можно выражать в долях единицы или в процентах (проценты - это не размерность!). Если массовая доля соляной кислоты равна 0,08 (8%), это означает, что в растворе соляной кислоты массой 100 г содержится НС1 массой 8 г и вода массой 100 - 8 = 92 (г).
Важнейшей концентрацией, используемой в химической практике, является молярная концентрация раствора. Молярная концентрация, или молярность, - это величина, равная отношению количества растворенного вещества (моль) к объему раствора, выраженному в литрах. Основной единицей молярной концентрации является моль/л. Раствор, в 1 л которого содержится 1 моль растворенного вещества, называется одномолярным.
Пример 1. 500 мл раствора содержат 20 г NaOH. Найдите молярную концентрацию раствора.
Решение. M(NaOH) = 40 г/моль; 20 г NaOH составляет 20/40 = 0,5 (моль) NaOH. Далее составляем пропорцию:
в 500 мл раствора содержится 0,5 моль NaOH,
в 1000 мл -"- -"- -"---""" х моль NaOH,