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.
Природный Азот состоит из двух стабильных изотопов: 14N (99,635%) и 15N (0,365%). Изотоп 15N применяют в химических и биохимических исследованиях в качестве меченого атома. Из искусственных радиоактивных изотопов Азота наибольший период полураспада имеет 13N (T½ = 10,08 мин), остальные весьма короткоживущие. В верхних слоях атмосферы, под действием нейтронов космического излучения, 14N превращается в радиоактивный изотоп углерода 14С. Этот процесс используют и в ядерных реакциях для получения 14С. Внешняя электронная оболочка атома Азота состоит из 5 электронов (одной неподеленной пары и трех неспаренных - конфигурация 2s22р3. Чаще всего Азот в соединениях 3-ковалентен за счет неспаренных электронов (как в аммиаке NН3). Наличие неподеленной пары электронов может приводить к образованию еще одной ковалентной связи, и Азот становится 4-ковалентным (как в ионе аммония NH4). Степени окисления Азот меняются от +5 (в N2O5) до -3 (в NH3). В обычных условиях в свободном состоянии Азот образует молекулу N2, где атомы N связаны тремя ковалентными связями. Молекула Азота очень устойчива: энергия диссоциации ее на атомы составляет 942,9 кдж/моль (225,2 ккал/моль), поэтому даже при t ок. 3300°С степень диссоциации Азот составляет лишь около 0,1%.
Физические свойства Азота. Азот немного легче воздуха; плотность 1,2506 кг/м3 (при 0°С и 101325 н/м2 или 760 мм рт. ст.), tпл -209,86°С, tкип -195,8°С. Азот сжижается с трудом: его критическая температуpa довольно низка (-147,1°С) а критическое давление высоко 3,39 Мн/м2 (34,6 кгс/см2); плотность жидкого Азота 808 кг/м3. В воде Азот менее растворим, чем кислород: при 0°С в 1 м3 Н2О растворяется 23,3 г Азота. Лучше, чем в воде, Азот растворим в некоторых углеводородах.
