τα βιβλία των επιτυχιών€¦ · όλος ο κόσμος .....43 5.4...

Τα βιβλία των Εκδόσεων Πουκαμισάς συμπυκνώνουν την πολύχρονη διδακτική εμπειρία των συγγραφέων μας και αποτελούν το βασικό εκπαιδευτικό υλικό που χρησιμο-ποιούν οι μαθητές των φροντιστηρίων μας. Μέσα από τη διαρκή τους αξιοποίηση στις τάξεις μας διασφαλίζουμε τον εμπλουτισμό τους, τη συνεχή τους βελτίωση και την επιστημονική τους αρτιότητα, καθιστώντας τα βιβλία των Εκδόσεών μας εγγύηση για την επιτυχία των μαθητών.

τα βιβλία των επιτυχιών

Γ΄ ΓυμνασίουΧΗΜΕΙΑ

Μιχάλης ΓκέκοςΔρ. Μαρίνος Ιωάννου

Ολίβια Πετράκη

Σειρά: Γυμνασιο | Γ΄ Γυμνασιου

Χημεία Γ΄ Γυμνασίου Μιχάλης Γκέκος, Μαρίνος Ιωάννου, Ολίβια Πετράκη ISBN: 978-618-5325-45-9

Επιμέλεια κειμένου: Γωγώ ΚουτσούγεραΣχεδιασμός έκδοσης: Ηρώ ΝικολάουΣτοιχειοθεσία-σελιδοποίηση: Ηρώ ΝικολάουΣχεδιασμός εξωφύλλου: Ντένη ΣταθάκηΥπεύθυνη έκδοσης: Γωγώ Κουτσούγερα

Copyright 2019 © ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΟΥΚΑΜΙΣΑΣ, Μιχάλης Γκέκος, Μαρίνος Ιωάννου, Ολίβια Πετράκη για την ελληνική γλώσσα σε όλο τον κόσμο

Κυκλοφορία έκδοσης: Δεκέμβριος 2019Αριθμός έκδοσης: 1η | Αριθμός αντιτύπων: 1500

Επικοινωνία με συγγραφείς: Μιχάλης Γκέκος − [email protected] Μαρίνος Ιωάννου − [email protected] Ολίβια Πετράκη − [email protected]

Απαγορεύεται η με οποιονδήποτε τρόπο, μέσο και μέθοδο αναδημοσίευση, αναπαραγωγή, μετάφραση, διασκευή, θέση σε κυκλοφορία, παρουσίαση, διανομή και η εν γένει πάσης φύσεως χρήση και εκμε-τάλλευση του παρόντος έργου στο σύνολό του ή τμηματικά, καθώς και της ολικής αισθητικής εμφάνισης του βιβλίου (στοιχειοθεσίας, σελιδοποίησης κ.λπ.) και του εξωφύλλου του, σύμφωνα με τις διατάξεις της υπάρχουσας νομοθεσίας περί προστασίας πνευματικής ιδιοκτησίας και των συγγενικών δικαιωμάτων περιλαμβανομένων και των σχετικών διεθνών συμβάσεων.

Λ. Βουλιαγμένης 46 & Αλεξιουπόλεως, ΤΚ 164 52 Αργυρούπολη www.ekdoseispoukamisas.gr | [email protected] | Τ. 210 4112507

Κάθε αντίτυπο φέρει την υπογραφή ενός εκ των συγγραφέων

Περιεχόμενα

1. ΤΑ ΟΞΈΑ1.1 Ιδιότητες των οξέων ................... 111.2 Οξέα κατά Arrhenius .................. 131.3 Η κλίμακα pH ως μέτρο της οξύτητας ..................................... 171.4 Το pH του καθαρού νερού ......... 181.5 Το pH των όξινων διαλυμάτων ... 181.6 Μέτρηση του pH ενός διαλύματος ..............................19

2. ΟΙ ΒΑΣΈΙΣ2.1 Ιδιότητες των βάσεων ................ 232.2 Βάσεις κατά Arrhenius ............... 232.3 Η κλίμακα pH ως μέτρο της βασικότητας ............................... 24

3. ΈΞΟΥΔΈΤΈΡΩΣΗ3.1 Τι ονομάζουμε εξουδετέρωση; .... 30

4. ΤΑ ΑΛΑΤΑ4.1 Σχηματισμός κρυστάλλων χλωριούχου νατρίου .................. 344.2 Σχηματισμός κρυστάλλων θειικού βαρίου ......................................... 344.3 Τα άλατα ..................................... 354.4 Ευδιάλυτα και δυσδιάλυτα άλατα ......................................... 35

5. ΈΦΑΡΜΟΓΈΣ ΤΩΝ ΟΞΈΩΝ, ΒΑΣΈΩΝΚΑΙ ΑΛΑΤΩΝ ΣΤΗΝ ΚΑΘΗΜΈΡΙΝΗ ΖΩΗ5.1 Ανθρώπινος οργανισμός ........... 405.2 Καθαριότητα στην καθημερινή ζωή .............................................. 415.3 Αρκετή τροφή για να χορτάσει όλος ο κόσμος ........................... 435.4 Προστατεύοντας τον πλανήτη από την όξινη βροχή ................. 45

1. Ο ΠΈΡΙΟΔΙΚΟΣ ΠΙΝΑΚΑΣ1.1 Από το χθες ............................... 511.2 Στο σήμερα: Ο σύγχρονος περιοδικός πίνακας ................... 521.3 Τα μέταλλα και τα αμέταλλα στον περιοδικό πίνακα .............. 531.4 Γιατί υπάρχουν χημικά στοιχεία με παρόμοιες ιδιότητες; .............. 54

2. ΤΑ ΑΛΚΑΛΙΑ2.1 Γενικά ......................................... 582.2 Ιδιότητες των αλκαλίων ............. 58

3. ΜΈΡΙΚΈΣ ΙΔΙΟΤΗΤΈΣ ΚΑΙ ΧΡΗΣΈΙΣ ΤΩΝ ΜΈΤΑΛΛΩΝ3.1 Μέταλλα και αμέταλλα ............... 593.2 Οι αντιδράσεις των μετάλλων με αραιά διαλύματα οξέων ........ 593.3 Η απλή αντικατάσταση .............. 603.4 Τα κράματα ................................ 61

4. Ο ΑΝΘΡΑΚΑΣ4.1 Γενικά ......................................... 654.2 Φυσικοί άνθρακες ...................... 654.3 Τεχνητοί άνθρακες ..................... 664.4 Το διοξείδιο του άνθρακα ........... 664.5 Tα ανθρακικά άλατα .................. 674.6 Τσιμέντο και σκυρόδεμα ............ 67

5. ΤΟ ΠΥΡΙΤΙΟ5.1 Γενικά ......................................... 725.2 Το γυαλί ...................................... 725.3 Τα κεραμικά ................................ 725.4 Οι οπτικές ίνες ........................... 735.5 Οι ημιαγωγοί .............................. 74

6. ΤΑ ΑΛΟΓΟΝΑ6.1 Γενικά ......................................... 776.2 Φυσικές ιδιότητες των αλογόνων ... 776.3 Δυσδιάλυτα άλατα αλογόνων .... 776.4 Χρήσεις των αλογόνων ............. 78

Ένότητα 1: Οξέα – Βάσεις – Άλατα

Ένότητα 2: Ταξινόμηση των στοιχείων – Στοιχεία με ιδιαίτερο ενδιαφέρον

1. ΟΙ ΥΔΡΟΓΟΝΑΝΘΡΑΚΈΣ1.1 Γενικά ........................................ 811.2 Ταξινόμηση των υδρογονανθράκων .................... 811.3 Καύση των υδρογονανθράκων ..................... 821.4 Οι υδρογονάνθρακες ως καύσιμα ..................................... 821.5 Η ρύπανση της ατμόσφαιρας ..... 831.6 Μέτρα προστασίας από την ατμοσφαιρική ρύπανση ............. 83

2. ΠΈΤΡΈΛΑΙΟ – ΦΥΣΙΚΟ ΑΈΡΙΟ –ΠΈΤΡΟΧΗΜΙΚΑ2.1 Γιατί το πετρέλαιο είναι τόσο δημοφιλές; .................................. 882.2 Σύσταση και σχηματισμός πετρελαίου και φυσικού αερίου ..... 882.3 Αποθείωση και κλασματική απόσταξη του πετρελαίου .......... 892.4 Σύσταση και χρήσεις του φυσικού αερίου ......................... 892.5 Πλεονεκτήματα από τη χρήση του φυσικού αερίου ................... 90

2.6 Πετροχημικά .............................. 902.7 Πολυμερισμός ........................... 902.8 Τι είναι τα πλαστικά; .................. 902.9 Πολυμερή – Πλαστικά ............... 912.10 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των συνθετικών πολυμερών ..... 91

3. Η ΑΙΘΑΝΟΛΗ3.1 Ζυμώσεις – Ένζυμα .................. 923.2 Αιθανόλη ή αιθυλική αλκοόλη ή οινόπνευμα .................................. 923.3 Αλκοολική ζύμωση ....................... 933.4 Η καύση της αιθανόλης ............... 933.5 Αλκοολούχα ποτά ........................ 933.6 Η φυσιολογική δράση της αιθανόλης ..................................... 94

4. ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΈΣ – ΠΡΩΤΈΐΝΈΣ – ΛΙΠΗ4.1 Γενικά ........................................... 954.2 Υδατάνθρακες ή σάκχαρα ........... 954.3 Πρωτεΐνες ..................................... 964.4 Λίπη και έλαια .............................. 964.5 Ο κύκλος του άνθρακα στη φύση ............................................ 97

Ένότητα 3: Η χημεία του άνθρακα

Απαντήσεις των ασκήσεων Απαντήσεις των ασκήσεων του βιβλίου .......................................................................101Απαντήσεις των ασκήσεων του σχολικού βιβλίου ................................................... 106

Περιοδικός πίνακας ............................................................................................... 117

Βιβλιογραφία ..................................................................................................................119

ΕΝΟΤΗΤΑ 1

Οξέα – Βάσεις – Άλατα

11

1.1 Ιδιότητες των οξέων

α. Ποιες είναι οι κοινές ιδιότητες των οξέων;

Όλα τα υδατικά διαλύματα των οξέων έχουν ορισμένες κοινές ιδιότητες, οι οποίες είναι οι εξής:

Τα οξέα είναι της μορ-φής ΗnX, δηλαδή έχουν ως πρώτο μέλος το Η+.

i. Τα διαλύματα των οξέων έχουν όξινη γεύση.

Όταν πίνουμε φυσικό χυμό λεμονιού, πα-ρατηρούμε ότι έχει ξινή (όξινη) γεύση. Αυτή οφείλεται σε ένα οξύ που περιέχει ο χυμός λεμονιού και συγκεκριμένα στο κιτρικό οξύ. Άλλα παραδείγματα είναι η ξινή γεύση του ξιδιού που οφείλεται στο οξικό οξύ και η ξινή γεύση του γιαουρτιού που οφείλεται στο γαλακτικό οξύ.

Προσοχή: Απαγορεύ-εται να δοκιμάζουμε τη γεύση οξέων που υπάρχουν στο εργα-στήριο, όπως νιτρικό οξύ (ΗΝΟ3), θειικό οξύ (Η2SO4) και υδροχλω-ρικό οξύ (HCl). Κινδυ-νεύουμε να πάθουμε σοβαρά εγκαύματα.

ii. Τα διαλύματα των οξέων μεταβάλλουν το χρώμα των δεικτών.

Υπάρχουν κάποιες ουσίες οι οποίες έχουν την ιδιότητα να αλλάζουν χρώμα, όταν «βρε-θούν» με οξέα. Για παράδειγμα, αν προσθέ-σουμε λίγες σταγόνες του δείκτη ηλιανθίνη σε διάλυμα οξέος, το διάλυμα θα πάρει κόκκινο χρώμα. Υπάρχουν διάφοροι εργαστηριακοί δείκτες, όπως το βάμμα του ηλιοτροπίου, η ηλιανθίνη, το μπλε της βρωμοθυμόλης και η φαινολοφθαλεΐνη. Δείκτες υπάρχουν και στη φύση, όπως για παράδειγμα στο κόκκινο λάχανο, στο τσάι, στα πέταλα πολλών λουλουδιών και αλλού.

Δείκτες ονομάζονται κά-ποιες ουσίες που αλλά-ζουν χρώμα, όταν τους προσθέσουμε οξύ ή βάση.

iii. Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με το μάρ-μαρο και τη μαγειρική σόδα. Από τις αντιδρά-σεις αυτές παράγεται διοξείδιο του άνθρακα.

Η μαγειρική σόδα και το μάρμαρο ανήκουν σε μια κατηγορία χημικών ενώσεων που ονομάζονται ανθρακικά άλατα, τα οποία αντιδρούν με τα διαλύματα

1. ΤΑ ΟΞΕΑ

Ενότητα 1: Οξέα – Βάσεις – Άλατα

12

οξέων και από την αντίδραση παράγεται αέριο διοξείδιο του άνθρακα. Η αντίδραση που πραγματοποιείται συμβολίζεται με την παρακάτω χημική εξίσωση:

οξύ + ανθρακικό άλας → + διοξείδιο του άνθρακα↑

Ο δείκτης βάμμα ηλιο-τροπίου παρουσία οξέος μετατρέπεται από μπλε σε κόκκινο. Ο δείκτης φαινολοφθαλεΐνη από φούξια χρώμα που έχει σε βασικό περιβάλλον αποχρωματίζεται πα-ρουσία οξέος.

Μπορούμε να πραγματοποιήσουμε το εξής απλό πείραμα, για να διαπιστώσουμε ότι τα διαλύματα οξέων αντιδρούν με τα ανθρακι-κά άλατα: αν ρίξουμε ξίδι πάνω σε μαγειρική σόδα, θα παρατηρήσουμε ότι σχηματίζονται φυσαλίδες. Οι φυσαλίδες οφείλονται στο αέ-ριο διοξείδιο του άνθρακα που παράχθηκε από την αντίδραση του οξικού οξέος που πε-ριέχεται στο ξίδι με τη μαγειρική σόδα.

iv. Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με πολλά μέταλλα και ελευθερώ-νουν αέριο υδρογόνο.

Στο ξίδι υπάρχει οξικό οξύ, CH3COOH.Το ιόν CH3COO– ονομάζεται οξικό ανιόν.

Πολλά μέταλλα αντιδρούν με ορισμένα διαλύματα οξέων και παράγουν αέριο υδρογόνο. Για παράδειγμα, ο ψευδάρ-γυρος αντιδρά με διάλυμα υδροχλωρίου και παράγονται φυσαλίδες αέριου υδροχλωρίου.

Μέταλλα, όμως, όπως ο χαλκός, ο άργυρος και ο χρυσός κ.ά. δεν αντιδρούν με αυτά τα διαλύματα. Γενικά:

οξύ + μέταλλο → + υδρογόνο↑

Το σύνολο των κοινών ιδιοτήτων των διαλυμάτων των οξέων που πα-ρουσιάσαμε ονομάζεται όξινος χαρακτήρας.

Ο συντακτικός τύπος της φαινοφθαλεΐνης (C20H14O4) είναι:

ΟΗ

ΟΗ

Ο

Ο

β. Ποιες είναι οι κοινές ιδιότητες του όξινου χαρακτήρα;

Οι κοινές ιδιότητες του όξινου χαρακτήρα είναι οι εξής: i. Έχουν χαρακτηριστική όξινη (ξινή) γεύση.

1. Τα οξέα

13

ii. Μεταβάλλουν το χρώμα των δεικτών. iii. Αντιδρούν με τα ανθρακικά άλατα και παράγεται διοξείδιο του άνθρακα. iv. Αντιδρούν με πολλά μέταλλα και παράγεται υδρογόνο.

1.2 Οξέα κατά Αrrhenius

Ορισμένα οξέα είναι γνωστά με τα εμπει-ρικά τους ονόματα. Για παράδειγμα, τα H2SO4, HCl και ΗΝΟ3 ονομάζονται βιτριόλι, σπίρτο του άλατος και ακουαφόρτε αντί-στοιχα.

α. Πού οφείλονται οι κοινές ιδιότητες του όξι-νου χαρακτήρα;

Ο Σουηδός χημικός Svante August Arrhenius παρατήρησε ότι τα διαλύματα όλων των οξέων πε-ριέχουν κατιόντα υδρογόνου (Η+). Σ’ αυτά ακριβώς τα ιόντα οφείλονται οι κοινές ιδιότητες των οξέων.

Τα πιο γνωστά πολυ-ατομικά ιόντα είναι τα εξής:ΝO3

–1: νιτρικό ιόν SO4

–2: θειικό ιόν CO3

–2: ανθρακικό ιόν ΡO4

–3: φωσφορικό ιόν

β. Τι ονομάζουμε οξέα, σύμφωνα με τον Arrhenius;Οξέα ονομάζονται οι ενώσεις οι οποίες, όταν διαλύ-ονται στο νερό, δίνουν κατιόντα υδρογόνου (Η+).

Έφαρμογή 1

Να γράψετε τις αντιδράσεις διάλυσης στο νερό των οξέων:i. HCl ii. HBr iii. ΗΝΟ3 iv. Η2SO4

Λύσηi. HCl → H+ + Cl–

ii. HBr → H+ + Br–

iii. ΗΝΟ3 → H+ + ΝΟ3–

iv. Η2SO4 → 2H+ + SO4–2


14

Έφαρμογή 2

Τι θα συμβεί αν ρίξουμε υδροχλώριο, που είναι οξύ, στα μάρμα-ρα του Παρθενώνα; Ποιο αέριο θα παραχθεί;

ΛύσηΤο μάρμαρο ανήκει στην κατηγορία των ανθρακικών αλάτων. Όπως ξέρουμε από τις ιδιότητες των οξέων, το υδροχλώριο θα αντιδράσει με το μάρμαρο, θα παραχθεί αέριο διοξείδιο του άνθρακα και τελικά το μάρμαρο θα καταστραφεί.

ΕρωτήσΕισ Αξιολογήσήσ (1.1 – 1.2)Έρωτήσεις συμπλήρωσης κενώνΝα συμπληρώσετε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις:1. Στη(ν) περιέχεται κιτρικό οξύ.2. Στα αναψυκτικά τύπου cola περιέχεται οξύ, ενώ

στους χυμούς των φρούτων περιέχεται οξύ.3. Τα διαλύματα των οξέων έχουν γεύση.4. Το ξίδι περιέχει οξύ και το γιαούρτι οξύ.5. Οι είναι χημικές ουσίες, που με την παρουσία οξέων

αλλάζουν .6. Οι πιο συνηθισμένοι από τους δείκτες που χρησιμοποιούνται στα χη-

μικά εργαστήρια είναι το βάμμα του , η , το της βρωμοθυμόλης και η .7. Δείκτες περιέχονται στο κόκκινο , στο

και στα πολλών λουλουδιών.8. Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με άλατα και

παράγεται αέριο διοξείδιο του .9. Η μαγειρική και το αποτελούνται από

ανθρακικά άλατα.10. Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με πολλά και

παράγουν αέριο .

1. Τα οξέα

15

11. Ορισμένα μέταλλα, όπως ο , δεν αντιδρούν με δια-λύματα οξέων.

12. Το σύνολο των κοινών ιδιοτήτων των οξέων ονομάζεται χαρακτήρας.

13. Σύμφωνα με τον , οξέα ονομάζονται οι ενώσεις που όταν διαλύονται στο νερό δίνουν κατιόντα .

14. Η ένωση με μοριακό τύπο HCl ονομάζεται ή οξύ.

15. Το θειικό οξύ έχει μοριακό τύπο .16. Η αντίδραση διάλυσης του νιτρικού οξέος στο νερό είναι:

ΗΝΟ3(aq) → Η+(aq) +

17. Το οξικό ανιόν συμβολίζεται .18. Το ιόν συμβολίζεται SO4

–2. 19. Το ιόν συμβολίζεται ΡO4

–3.20. Το CO3

–2 ιόν ονομάζεται .21. Να συμπληρώσετε τα κενά στις παρακάτω χημικές εξισώσεις: i. → Η+

(aq) + Cl–(aq)

ii. H2SO4(aq) → + SO4–2

(aq)

iii. HNO3(aq) → H+(aq) +

iv. → H+(aq) + CH3COO–

(aq)

Έρωτήσεις αντιστοίχισης1. Να αντιστοιχίσετε κάθε υλικό της στήλης Ι με ένα μόνο οξύ της

στήλης ΙΙ.

ΣΤΗΛΗ Ι ΣΤΗΛΗ ΙΙΑ. Πορτοκαλάδα i. Ασκορβικό οξύΒ. Αναψυκτικό cola ii. Θειικό οξύΓ. Ξίδι iii. Οξικό οξύΔ. Χυμός φρούτων iv. Φωσφορικό οξύΈ. Γιαούρτι v. Κιτρικό οξύΣΤ. Υγρά μπαταρίας αυτοκινήτων vi. Γαλακτικό οξύ


16

2. Ποια από τα υλικά της στήλης ΙΙ, όταν αντιδράσουν με οξέα, πα-ράγουν διοξείδιο του άνθρακα και ποια παράγουν υδρογόνο;

ΣΤΗΛΗ Ι ΣΤΗΛΗ ΙΙ

Α. Διοξείδιο του άνθρακαi. Μαγειρική σόδαii. Ψευδάργυροςiii. Σίδηρος

Β. Υδρογόνοiv. Μάρμαροv. Κιμωλίαvi. Μαγνήσιο

Έρωτήσεις του τύπου «Σωστό-Λάθος»Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λαν-θασμένες (Λ);1. Φωσφορικό οξύ περιέχεται στα αναψυκτικά τύπου cola.2. Η πορτοκαλάδα και η λεμονάδα περιέχουν οξικό οξύ.3. Το ξίδι έχει ξινή γεύση διότι περιέχει οξικό οξύ.4. Τα διαλύματα των οξέων έχουν ξινή γεύση. 5. Οι δείκτες είναι οξέα που μεταβάλλουν το χρώμα των διαλυμά-

των τους.6. Αν προσθέσουμε λίγες σταγόνες του δείκτη μπλε της βρωμοθυ-

μόλης στο διάλυμα οποιουδήποτε οξέος, το διάλυμα θα πάρει κόκκινο χρώμα.

7. Οι πιο συνηθισμένοι δείκτες που χρησιμοποιούνται στα χημικά εργαστήρια προέρχονται από το κόκκινο λάχανο και το τσάι.

8. Ανάμεσα στους πιο συνηθισμένους δείκτες συγκαταλέγεται η φαινολοφθαλεΐνη.

9. Όταν επιδράσει διάλυμα οξέος σε μαγειρική σόδα, παράγεται αέ-ριο διοξείδιο του άνθρακα.

10. Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με όλα τα μέταλλα και παρά-γεται αέριο υδρογόνο.

11. Ο χαλκός είναι το μοναδικό μέταλλο που όταν αντιδράσει με υδα-τικό διάλυμα οξέος δεν παράγει αέριο υδρογόνο.

12. Το σύνολο των κοινών ιδιοτήτων των καθαρών οξέων ονομάζεται όξινος χαρακτήρας.

1. Τα οξέα

17

13. Ο όξινος χαρακτήρας αναφέρεται στα διαλύματα των οξέων. 14. Ο Arrhenius υποστήριξε ότι οι ιδιότητες των υδατικών διαλυμάτων

των οξέων οφείλονται στα κατιόντα υδρογόνου που περιέχουν.15. Ένα διάλυμα οξέος περιέχει αποκλειστικά και μόνο κατιόντα

υδρογόνου.16. Σε ένα υδατικό διάλυμα οξέος, το σύνολο των κατιόντων ισούται

με το σύνολο των ανιόντων.17. Σε ένα υδατικό διάλυμα οξέος, το σύνολο των θετικών φορτίων

ισούται με το σύνολο των αρνητικών.18. Ο μοριακός τύπος του θειικού οξέος είναι H2SO4.19. Ο μοριακός τύπος HNO3 αντιστοιχεί στο νιτρικό οξύ.20. Το οξικό ανιόν συμβολίζεται HCOO–.

1.3 Η κλίμακα pH ως μέτρο της οξύτητας

α. Τι είναι η οξύτητα ενός διαλύματος;

Søren Peder Lauritz Sørensen (1868-1939): Δανός χημικός που έγι-νε γνωστός για την εισα-γωγή του όρου pH.

Η οξύτητα είναι μία ιδιότητα η οποία δείχνει το πόσο όξινο είναι ένα διάλυμα. Η ιδιότητα αυτή εξαρτά-ται από τα κατιόντα υδρογόνου που υπάρχουν σε ορισμένο όγκο διαλύματος και, συγκεκριμένα, όσο περισσότερα είναι αυτά τόσο μεγαλύτερη θεωρεί-ται η οξύτητα του διαλύματος, δηλαδή πιο όξινο το διάλυμα.

β. Τι γνωρίζετε για την κλίμακα pH;

Το pH είναι ένας αριθμός που εκφράζει την περιεκτικότητα ενός διαλύ-ματος σε κατιόντα υδρογόνου. Το pH ενός όξινου διαλύματος (το οποίο βρίσκεται σε θερμοκρασία 25 °C) παίρνει τιμές μεγαλύτερες από 0 και μικρότερες από 7. Όσο μικρότερο είναι το pH ενός όξινου υδατικού διαλύ-ματος τόσο πιο όξινο είναι. Για παράδειγμα, ένα διάλυμα με pH ίσο με 2 είναι πιο όξινο από ένα διάλυμα με pH ίσο με 3.


18

1.4 Το pH του καθαρού νερού

α. Ποιο είναι το pH του καθαρού νερού;Το pΗ είναι ένα μέτρο της οξύ-τητας ενός διαλύματος. Παίρ-νει τιμές από 0 έως 14 στους 25 °C. Το pΗ του ουδέτερου διαλύματος είναι 7, από 0 έως 7 το διάλυμα είναι όξινο και από 7 έως 14 αλκαλικό.

Το καθαρό νερό, δηλαδή το νερό που δεν περιέχει καμία διαλυμένη ουσία, διαθέτει ένα μικρό αριθμό κατιόντων υδρογόνου (H+) και ταυτόχρονα ένα μικρό αριθμό ανιόντων υδρο-ξειδίου (OH–). Τα ιόντα αυτά προκύπτουν από μία αντίδραση παραγωγής ιόντων την οποία δίνει ένα μικρό ποσοστό μορίων νερού. Η αντίδραση αυτή περιγράφεται με την ακόλουθη χημική εξίσωση:

Η2Ο(l) → H+(aq) + OH–

(aq)

Από τη χημική εξίσωση φαίνεται ότι τα κατιόντα υδρογόνου που παράγονται από τα μόρια του νερού είναι ίσα με τα ανιόντα υδροξειδίου. Οπότε, στο κα-θαρό νερό ισχύει:

πλήθος H+(aq) = πλήθος OH–

(aq)

Το pΗ του καθαρού νερού είναι ίσο με 7 στους 25 °C και βρίσκεται στο μέσο της κλίμακας του pH.

β. Ποια διαλύματα ονομάζονται ουδέτερα; Οι φυσιολογικές τιμές του pΗ ορισμένων βιο-λογικών υγρών είναι:Αίμα: 7,3 – 7,5Ιδρώτας 7,2 – 7,5Δάκρυα: 7,3 – 7,5Σάλιο: 5,7 – 7,1Ούρα: 4,5 – 9Γαστρικό υγρό: 1 – 3

Ουδέτερα είναι τα υδατικά διαλύματα στα οποία, όπως και στο καθαρό νερό, το πλήθος των κατιό-ντων υδρογόνου ισούται με το πλήθος των ανιό-ντων υδροξειδίου. Τα διαλύματα αυτά έχουν pH = 7, στους 25 °C.

1.5 Το pH των όξινων διαλυμάτωνΠοιο είναι το pH ενός όξινου διαλύματος;Στα διαλύματα των οξέων τα κατιόντα υδρογόνου είναι περισσότερα από τα ανιόντα υδροξειδίου, αφού όταν διαλυθεί ένα οξύ στο νερό δίνει κατιό-ντα υδρογόνου.

1. Τα οξέα

19

Συνεπώς, σε κάθε διάλυμα οξέος θα ισχύει:

πλήθος H+(aq) > πλήθος OH–

(aq)

Το pH ενός όξινου διαλύματος είναι μικρότερο από 7, δηλαδή ισχύει ότι pΗ < 7, στους 25 °C.

Παρατηρήσεις:

• Με αραίωση ενός όξινου διαλύματος, δηλαδή με προσθήκη νερού, το pH του αυξάνεται, αφού τα κατιόντα υδρογόνου βρίσκονται σε μεγα-λύτερο όγκο διαλύματος κι έτσι το διάλυμα γίνεται λιγότερο όξινο.

• Το pH ενός όξινου διαλύματος παραμένει μικρότερο από 7, ακόμα κι αν το αραιώσουμε πολύ.

1.6 Μέτρηση του pH ενός διαλύματος

Το pH ενός διαλύματος προσδιορίζεται πειρα-ματικά με τη βοήθεια οργάνων που ονομά-ζονται πεχάμετρα. Η διαφορά δυναμι-κού που αναπτύσ-σεται μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων του πε-χάμετρου αντιστοιχεί σε μία συγκεκριμένη τιμή pH.

H+

12

345

6 7

8

9

H+ H+

H+

H+H+H+

H+

Πώς μετράμε το pH ενός διαλύματος;

Το pΗ ενός διαλύματος το μετράμε με ένα ηλε-κτρονικό όργανο, το πεχάμετρο ή με πεχαμετρι-κό χαρτί. Το πεχαμετρικό χαρτί είναι ένα απορ-ροφητικό χαρτί εμποτισμένο με μείγμα διάφορων δεικτών. Αν ρίξουμε μία σταγόνα ενός διαλύματος στο πεχαμετρικό χαρτί, αυτό θα αλλάξει χρώμα ανάλογα με το pH του διαλύματος. Το πεχάμετρο χρησιμοποιείται για να μετρήσουμε με ακρίβεια το pΗ ενός διαλύματος, ενώ το πεχαμετρικό χαρτί προσφέρει ευκολία στη μέτρηση του pH, αλλά όχι ακρίβεια.


20

Έφαρμογή 1

Σε ένα σχολικό εργαστήριο προσδιορίστηκε το pH ορισμένων υδατικών διαλυμάτων με χρήση ηλεκτρονικού πεχάμετρου και προέκυψαν τα παρακάτω αποτελέσματα:

ΔΙΑΛΥΜΑ pHΧυμός πορτοκαλιού 2Αναψυκτικό 5Ξίδι 3,5Αλατόνερο 7Μπίρα 4,5

Να κατατάξετε τα παραπάνω διαλύματα κατά αυξανόμενη σειρά οξύτητας (από το λιγότερο στο περισσότερο όξινο).

Λύση

Όσο πιο μικρό είναι το pΗ ενός υδατικού διαλύματος τόσο πιο όξινο είναι το διάλυμα αυτό, δηλαδή τόσο μεγαλύτερη είναι η περιεκτικό-τητά του σε κατιόντα υδρογόνου, οπότε η κατάταξη των διαλυμάτων κατά αυξανόμενη σειρά οξύτητας είναι η εξής:

Αλατόνερο < Αναψυκτικό < Μπίρα < Ξίδι < Χυμός πορτοκαλιού

Έφαρμογή 2

Υδατικό διάλυμα HCl έχει pH = 3. Ποια από τις παρακάτω τιμές pH δεν μπορεί να αποκτήσει το διάλυμα όσο νερό και αν προ-σθέσουμε σε αυτό; Να αιτιολογήσετε την επιλογή σας:

i. pH = 5 ii. pH = 8 iii. pH = 6

Λύση

Όσο νερό και αν προσθέσουμε σε ένα όξινο διάλυμα, το διάλυμα θα παραμείνει όξινο, δηλαδή το pH του θα είναι πάντα μικρότερο του 7, άρα το υδατικό διάλυμα HCl δεν μπορεί να αποκτήσει την τιμή pH ίση με 8.

1. Τα οξέα

21

ΕρωτήσΕισ Αξιολογήσήσ (1.3 – 1.6)

Έρωτήσεις συμπλήρωσης κενώνΝα συμπληρώσετε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις:1. Η οξύτητα είναι μια μετρήσιμη ιδιότητα των διαλυμάτων, που εκ-

φράζει πόσο είναι ένα διάλυμα.2. Το pH αποτελεί την επικρατέστερη έκφραση της περιεκτικότητας

ενός διαλύματος σε κατιόντα .3. Όσο περισσότερα κατιόντα υπάρχουν σε ορισμένο

ενός διαλύματος τόσο είναι η οξύτητά του.4. Στα διαλύματα των οξέων, το pH παίρνει τιμές από

7 και πρακτικά από 0, εφόσον βρίσκονται σε θερμο-κρασία .

5. Όσο πιο μεγάλο είναι το pH ενός διαλύματος τόσο όξινο είναι το διάλυμα.

6. Κατά τον ιοντισμό μορίων νερού, παράγονται κατιόντα και ανιόντα .

7. Στο καθαρό νερό: πλήθος Η+(aq) πλήθος ΟΗ–

(aq).8. Το pH των ουδέτερων διαλυμάτων είναι με (ή από)

7, στους .9. Σε κάθε διάλυμα οξέος ισχύει: πλήθος Η+

(aq) πλήθος ΟΗ–

(aq).10. Όταν αραιώνουμε ένα όξινο διάλυμα, γίνεται όξινο,

γιατί σε ορισμένο όγκο διαλύματος περιέχονται Η+.11. Όσο νερό κι αν προσθέσουμε σε ένα όξινο διάλυμα, το pΗ του θα

είναι πάντα από 7.12. Το pH ενός διαλύματος υπολογίζεται με ή με

χαρτί.

Έρωτήσεις του τύπου «Σωστό-Λάθος»Ποιες από τις παρακάτω προτάσεις είναι σωστές (Σ) και ποιες λανθα-σμένες (Λ);1. Το pH εκφράζει την περιεκτικότητα ενός οποιουδήποτε διαλύμα-

τος σε κατιόντα υδρογόνου.


22

2. Ένα διάλυμα είναι περισσότερο όξινο από ένα άλλο, επειδή πε-ριέχει περισσότερα κατιόντα υδρογόνου.

3. Στα διαλύματα των οξέων το pH παίρνει πάντα τιμές μικρότερες από 7.

4. Το pH του καθαρού νερού είναι πάντα 7.5. Το pH των ουδέτερων υδατικών διαλυμάτων, στους 25 °C, είναι

πάντα 7.6. Σε οποιοδήποτε ουδέτερο υδατικό διάλυμα ισχύει ότι:

πλήθος Η+(aq) = πλήθος ΟΗ–

(aq)

7. Ένα διάλυμα με pH = 1 είναι πιο όξινο από ένα διάλυμα με pH = 2.8. Η χημική εξίσωση του ιοντισμού του νερού είναι:

Η2Ο(aq) → Η+(aq) + ΟΗ–

(aq)

9. Στο καθαρό νερό, όλα τα μόρια του νερού μετατρέπονται σε κατιό-ντα υδρογόνου και ανιόντα υδροξειδίου.

10. Σε κάθε διάλυμα οξέος ισχύει pH ≤ 7.11. Συνεχής αραίωση υδατικού διαλύματος οξέος οδηγεί σε συνεχή

αύξηση της τιμής του pH.12. Προσθήκη καθαρού οξέος σε υδατικό διάλυμά του μειώνει το pH.13. Η προσθήκη καθαρού νερού σε οποιοδήποτε διάλυμα οξέος δεν

μεταβάλλει την τιμή του pH του διαλύματος.14. Προσθήκη χαλκού σε διάλυμα οξέος αυξάνει την τιμή του pH του

διαλύματος.

23

2.1 Ιδιότητες των βάσεων

Ποιες είναι οι κοινές ιδιότητες του βασικού χαρακτήρα;

Προσοχή: Απαγορεύ-εται να δοκιμάζουμε τη γεύση βάσεων που υπάρχουν στο εργα-στήριο, όπως υδρο-ξείδιο του νατρίου, αμ-μωνία και υδροξείδιο του ασβεστίου. Κινδυ-νεύουμε να πάθουμε σοβαρά εγκαύματα.

Όλα τα υδατικά διαλύματα των βάσεων έχουν ορισμένες κοινές ιδιότητες, οι οποίες ονομάζο-νται βασικός χαρακτήρας. Οι ιδιότητες αυτές εί-ναι οι εξής: i. Τα διαλύματα των οξέων έχουν όξινη γεύση.ii. Τα διαλύματα των οξέων μεταβάλλουν το

χρώμα των δεικτών. iii. Τα διαλύματα των οξέων αντιδρούν με το μάρ-

μαρο και τη μαγειρική σόδα. Από τις αντιδρά-σεις αυτές παράγεται διοξείδιο του άνθρακα.

Παραδείγματα ονομα-τολογίας βάσεων:Ca(OH)2: υδροξείδιο του ασβεστίου,Fe(ΟΗ)2: υδροξείδιο του σιδήρου (II), Fe(ΟΗ)3: υδροξείδιο του σιδήρου (III), Al(ΟΗ)3: υδροξείδιο του αργιλίου.

Παρατήρηση:

Ένας δείκτης αποκτά διαφορετικό χρώμα, όταν προστίθεται σε ένα διάλυμα βάσης, σε σχέ-ση με αυτό που αποκτά, όταν προστίθεται σε ένα διάλυμα οξέος. Για παράδειγμα, ο δείκτης ηλιανθίνη αποκτά κίτρινο χρώμα, όταν προστί-θεται σε διάλυμα βάσης, ενώ κόκκινο χρώμα, όταν προστίθεται σε διάλυμα οξέος.

2.2 Βάσεις κατά Arrhenius

Στις βάσεις ανήκει και η αμμωνία (ΝΗ3), η οποία είναι ομοιοπο-λική αέρια ένωση και δεν περιέχει ΟΗ–. Η ΝΗ3 είναι βάση για-τί, όταν διαλυθεί στο νερό, ιοντίζεται και δί-νει ιόντα υδροξυλίου.

α. Πού οφείλονται οι κοινές ιδιότητες του βασικού χαρακτήρα;

Ο Arrhenius παρατήρησε ότι τα διαλύματα όλων των βάσεων περιέχουν ανιόντα υδροξειδίου (ΟΗ–). Σ’ αυτά ακριβώς τα ιόντα οφείλονται οι κοινές ιδιότητες των βάσεων.

2. ΟΙ ΒΑΣΕΙΣ

24


β. Τι ονομάζουμε βάσεις, σύμφωνα με τον Arrhenius;

Βάσεις ονομάζονται οι ενώσεις οι οποίες, όταν διαλύονται στο νερό, δί-νουν ανιόντα υδροξειδίου (ΟΗ–).

2.3 Η κλίμακα pH ως μέτρο της βασικότητας

Στις βάσεις ανήκει και η αμμωνία (ΝΗ3), η οποία είναι ομοιοπο-λική αέρια ένωση και δεν περιέχει ΟΗ–. Η ΝΗ3 είναι βάση για-τί, όταν διαλυθεί στο νερό, ιοντίζεται και δί-νει ιόντα υδροξυλίου.

Ποιο είναι το pH ενός βασικού διαλύματος;

Στα διαλύματα των βάσεων τα ανιόντα υδροξει-δίου είναι περισσότερα από τα κατιόντα υδρο-γόνου, αφού, όταν διαλυθεί μία βάση στο νερό, δίνει ανιόντα υδροξειδίου. Συνεπώς, σε κάθε διάλυμα βάσης θα ισχύει:

πλήθος ΟH–(aq) > πλήθος H+

(aq)

Το pH ενός βασικού (αλκαλικού) διαλύματος είναι μεγαλύτερο από 7, δηλαδή ισχύει ότι pΗ > 7, στους 25 °C.

Ορισμένα βάσεις είναι γνωστές με τα εμπει-ρικά τους ονόματα. Για παράδειγμα, οι ΝΗ3, NaOH και KOH ονομά-ζονται αμμωνία, καυ-στκή σόδα (καυστικό νάτριο) και καυστική ποτάσα (καυστικό κά-λιο) αντίστοιχα.

Παρατηρήσεις:

• Με αραίωση ενός βασικού διαλύματος, δη-λαδή με προσθήκη νερού, το pH του μειώ-νεται, αφού τα ανιόντα υδροξειδίου βρίσκο-νται σε μεγαλύτερο όγκο διαλύματος, κι έτσι το διάλυμα γίνεται λιγότερο βασικό.

• Το pH ενός βασικού διαλύματος παραμένει μεγαλύτερο από 7, ακόμα κι αν το αραιώσου-με πολύ.

2. Οι βάσεις

25

Έφαρμογή 1

Να αντιστοιχίσετε τον μοριακό τύπο κάθε ένωσης της στήλης Ι με το όνομά της στη στήλη ΙΙ:

ΣΤΗΛΗ Ι ΣΤΗΛΗ ΙΙ

Α. HCl i. Υδροξείδιο του νατρίου

Β. HNO3 ii. Θειικό οξύ

Γ. NH3 iii. Νιτρικό οξύ

Δ. H2SO4 iv. Υδροξείδιο του ασβεστίου

Έ. NaOH v. Οξικό οξύ

ΣΤ. CH3COOH vi. Αμμωνία

Ζ. Ca(OH)2 vii. Υδροχλωρικό οξύ

ΛύσηA. → vii, B. → iii, Γ. → vi, Δ. → ii, Έ. → i,ΣΤ. → v, Ζ. → iv

Έφαρμογή 2

Να γράψετε τις αντιδράσεις διάλυσης στο νερό των βάσεων:

i. ΝaOH ii. KOH iii. Ca(ΟH)2 iv. NH3 Λύση

i. ΝaOH H2O Na+ + OHii. KOH H2O K+ + OH– iii. Ca(ΟH)2

H2O Ca+2 + 2OH–

iv. NH3 + H2O NH4+ + OH–

Έφαρμογή 3

Σε δύο κομμάτια πεχαμετρικού χαρτιού ρίχνουμε μερικές στα-γόνες καθαριστικού τζαμιών και μερικές σταγόνες διαλύματος αμμωνίας. Πόσο είναι κατά προσέγγιση το pH:

τα βιβλία των επιτυχιών€¦ · όλος ο κόσμος .....43 5.4...

Documents