1. Nguyễn Thị Hương 1022131 Vũ Thị Phượng 1022231

KHOA MÔI TRƯỜNG

LỚP 10CMT
Chapter 6:



GVHD: Tô Thị Hiền



1. Nguyễn Thị Hương 1022131

2. Vũ Thị Phượng 1022231

3. Mai Thanh Hồng Thủy 1022293

4. Phạm Thị Kim Trong 1022321

5. Huỳnh Thị Ngọc Vàng 1022345
TPHCM 03.2012





Tài liệu tham khảo:

MANAHAN, STANLEY E.” FRONTMATTER”. FUNDAMENTALS OF ENVIRONMENTAL CHEMISTRY, page 205-235,2001


MỤC LỤC
6.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ACID, BAZO VÀ MUỐI………………………………………...3

6.2 BẢN CHẤT CỦA ACID, BAZO VÀ MUỐI

6.2.1 Ion Hydrogen (H⁺) và ion Hydroxide (OH^- )………………………………………………………....3

6.2.2 Acid ………………………………………………………………………………………………....4

6.2.3 Bazơ………………………………………………………………………………………...5

6.2.4 Muối………………………………………………………………………………………..5

6.2.5 Chất lưỡng tính……………………………………………………………………….........5

6.2.6 Ion các kim loại là acid ........6

6.2.7 Muối hoạt động như bazơ. ……6

6.2.8 Muối hoạt động như acid ........6

6.3 SỰ ĐIỆN LI CỦA ACID, BAZƠ, MUỐI TRONG DUNG DỊCH .......7

6.4 SỰ PHÂN LI CỦA ACID, BAZƠ TRONG NƯỚC ......9

6.5 NỒNG ĐỘ ION H⁺ TRONG DUNG DỊCH ĐỆM …..10

6.6 PH VÀ MỐI QUAN HỆ GIỮA ION HIDRO VÀ ION HIDROXITE.………………………11

6.7 ĐIỀU CHẾ ACID …..12

6.8 ĐIỀU CHẾ BAZƠ …..14

6.9 ĐIỀU CHẾ MUỐI …..15

6.10 MUỐI ACID VÀ MUỐI BAZƠ …..16

6.10.1 MUỐI ACID …..16

6.10.2 MUỐI BAZƠ …..16

6.11 SỰ HIDRAT HÓA NƯỚC…………………………………………………………………...17

6.12 TÊN CỦA AXIT, BAZƠ VÀ MUỐI …..18

6.12.3 Muối …..18

6.12.1 Acid …..19

6.12.2 Bazơ …..19

6.1 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ACID, BAZƠ VÀ MUỐI:

Hầu hết các hợp chất vô cơ và hữu cơ đều được phân loại thành acid, bazơ và muối. Acid, bazơ và muối liên quan rất lớn đến các chu trình sống, nông nghiệp, công nghiệp và môi trường. Hóa chất được sử dụng rộng rãi nhất là acid sunfuric. Hóa chất xếp thứ hai là vôi - một bazơ. Cũng là một bazơ nhưng amonia xếp thứ tư trong sản xuất hóa chất hàng năm. Trong số các muối, natri clorua được sản xuất rộng rãi như một sản phẩm hóa học công nghiệp, kali clorua là một nguồn phân bón thiết yếu , natri cacnonat được sử dụng với số lượng lớn cho việc sản xuất thủy tinh , giấy và trong việc xử lý nước.

Hàm lượng muối và lượng cân bằng acid-bazơ trong máu phải ở trong giới hạn cho phép để bảo vệ sức khỏe, thậm chí là để sống sót. Đất chứa quá nhiều acid hay bazơ sẽ không tốt cho sự tăng trưởng của cây trồng. Quá nhiều muối trong nước tưới cũng sẽ ngăn cản sự phát triển của cây .

Đây là một vấn đề lớn của nông nghiệp trong vùng khô hạn của thế giới như giữa Đông và thung lũng Imperial  của California. Một cuộc tranh luận giữa Mỹ và Mexico về nước tưới tiêu có hàm lượng muối cao thải ra sông Rio Grande và đã được giải quyết bằng thành lập một nhà máy của Hoa Kỳ để khử muối (loại bỏ muối).

Từ các cuộc thảo luận ở trên, ta thấy rằng acid, bazơ và muối quan trọng đối với sức khoẻ và phúc lợi của con người . Chúng ta sẽ tìm hiểu kĩ những đặc tính, cách điều chế cũng như tên gọi của chúng trong những phần tiếp theo.

6.2 BẢN CHẤT CỦA CÁC ACID, BAZƠ VÀ MUỐI :

6.2.1 Ion Hydrogen (H⁺) và ion Hydroxide (OH^- )

Ion là một nguyên tử hoặc một nhóm nguyên tử mang điện tích. Khi nói về acid hoặc bazo, hai ion rất quan trọng được đề cập đến. Một trong hai ion này là ion hydrogen (H⁺),nó được tạo ra bởi acid. Một ion khác là ion hydroxide (OH^-). Nó luôn được tạo ra bởi bazo. Hai ion này phản ứng với nhau tạo thành nước.: H⁺ + OH^-  H₂O.

Đây được gọi là phản ứng trung hòa. Nó là một trong những phản ứng quan trọng nhất trong tất cả các phản ứng hóa học.



Hình 6.1 Mưa acid là kết quả xuất hiện của sulfuric, nitric, axit hydrochloric trong bầu khí quyển bằng việc đốt các nhiên liệu hóa thạch làm thiệt hại tới các tòa nhà, tượng, cây trồng, và điện, thiết bị trong một số khu vực của thế giới, bao gồm các bộ phận của miền đông bắc Hoa Kỳ.

6.2.2 Acid

Acid là một chất tạo ra ion hydrogen. Ví dụ, HCl trong nước thì toàn bộ ở dạng ion H⁺ và ion Cl^-. Hai ion này ở trong nước tạo thành acid hydrochloric. Acid acetic hiện diện trong giấm, cũng tạo ra ion hydrogen trong nước

Acid acetic thể hiện hai tính chất quan trọng của acid. Một là nhiều acid chứa H⁺ nhưng không được giải phóng để tạo ra H⁺. Trong bốn nguyên tử H ở acid acetic, chỉ có một nguyên tử H kết hợp với oxigen là dạng ion hoá để hình thành nên H⁺. Điểm quan trọng thứ hai về acid acetic là chúng phải bị ion hóa để hình thành nên ion H⁺ và ion acetate (CH₃CO₂^2-). Hầu hết các acid acetic còn lại giống như những phân tử CH₃COOH trong dung dịch. Trong một mol dung dịch acid acetic (1 mol acid acetic trên mỗi lít dung dịch) chỉ khoảng 0,5% acid bị ion hoá để tạo ra một ion acetate và một ion hydrogen. Trong một ngàn phân tử axid acetic, 995 phân tử còn lại là những phân tử CH₃CO₂H không bị ion hoá. Vì vậy, acid acetic được xem là một acid yếu.

Một ion hydrogen ở trong nước bị hút mạnh về phía những phân tử nước. Những ion hydrogen phản ứng với nước để tạo thành H₃O⁺ hoặc hợp với nhiều phân tử nước hơn như là H₅O₂⁺ hoặc H₇O₃⁺. Ion hydrogen trong nước thường xuyên được hiển thị dưới dạng H₃O⁺. Tuy nhiên trong cuốn sách này, nó là đơn giản là chỉ là H⁺.
6.2.3 Bazơ

Một bazơ là một chất tạo ra ion hydroxide hoặc nhận H⁺. Nhiều bazơ chứa các ion kim loại và ion hydroxide. Ví dụ, NaOH rắn tan trong nước để tạo ra ion OH^-

NaOH  Na⁺ + OH^-

Để tạo ra 1 dung dich6 có chứa ion OH^- .Khi khí amoniac được hoà tan vào nước, một ít phân tử NH₃ chiếm lấy ion H⁺ từ nước tạo phân tử amonium, NH₄⁺, và ion hydroxide được biểu diễn bởi phương trình phản ứng sau:

NH₃ + H₂O  NH₄⁺ + OH^-

Chỉ khoảng 0,5% amoniac trong dung dịch 1M phân li tạo thành NH₄⁺, OH^-. Vì thế NH₃ được gọi là bazơ yếu.

Bất cứ lúc nào một acid và một bazơ phản ứng với nhau thì luôn có một sản phẩm là nước. Nhưng khi một ion âm gốc acid và ion dương gốc bazơ luôn được giữ lại như phương trình phản ứng sau:

acid clohidric natri hydroxit natri clorua nước

Natri clorua tan trong nước là một dung dịch muối. Muối được tạo từ một ion mang điện tích dương được gọi là cation và một ion mang điện tích âm gọi là anion. Nếu nước bị bốc hơi, muối rắn được cấu tạo bởi những cation và anion gọi là tinh thể . Muối là một hợp chất hóa học được hình thành bởi một cation( ngoài H⁺) và một anion (ngoài OH^-).
6.2.5 Chất lưỡng tính

Một vài chất, gọi là chất lưỡng tính, có thể phản ứng vừa như một acid vừa như một base. Ví dụ đơn giản nhất là nước. Nước có thể tách ra từng phần để hình thành ion hidro(H⁺) và ion hidroxit(OH^-).

H₂O  H⁺ + OH^-

Vì tạo ra ion hidro nên nước là một acid. Tuy nhiên, thực tế là nó cũng tạo ion hidroxit nên nước cũng là một bazơ. Phản ứng này xảy ra một phần rất nhỏ. Trong nước tinh khiết chỉ có một trong 10 triệu phân tử nước tạo ra H⁺ và OH^-. Ta chấp nhận rằng hai ion này tồn tại cùng nhau với xác suất rất thấp, H⁺ và OH^- phản ứng với nhau rất mạnh để tạo thành nước.

Một chất quan trọng khác cũng vừa là acid vừa là base là glycine. Glycine là một trong những amino acid, một hợp phần rất cần thiết của các protein. Nó có thể giải phóng ion hidro:

Hoặc nó có thể phản ứng để giải phóng ra ion hidroxit:

Một số ion kim loại là acid. Ví dụ như ion sắt(III), Fe³⁺. Ion này thường được gọi là ion ferric. Khi sắt(III) clorua, FeCl₃, bị hòa tan trong nước,

Nó tạo ra ion clorua và ion phức sắt (III). Mỗi ion sắt(III) liên kết với 6 phân tử nước. ion sắt(III) bị bao quanh bởi các phân tử nước nên được gọi là ion bị hydrat hóa. Ion hydrat sắt (III) có thể mất ion hydro và hình thành kết tủa keo màu nâu của sắt (III) hidroxit, Fe(OH)₃:

Fe(H­₂O)₆³⁺ → Fe(OH)₃ + 3H₂O + 3H⁺

Phản ứng này xảy ra nguyên nhân một phần là do tính acid trong nước của chất sắt ngậm nước. Nó cũng trở nên mất hết nước. Chất kết tủa keo Fe(OH)₃ ởn định,mang theo những tạp chất lắng xuống dưới đáy của dụng cụ chứa, và nước được giải phóng.

Một số muối không chứa ion hidroxit để tạo ra ion OH^- trong dung dịch. Chất được sử dụng rộng rãi nhất trong các muối này là natri cacnonat, NaCO₃, thường được biết đến phổ biến với tên gọi là sô đa. Mỗi năm, hàng triệu bảng Anh được sử dụng sản xuất sô đa để loại bỏ độ cứng từ lò hơi nước, cho việc xử lí acid thừa, và nhiều chu trình trong công nghiệp khác. Natri cacbonat phản ứng lại với nước, để tạo ra ion hidroxit:

2Na⁺ + CO₃²⁺ + H₂O → Na⁺ + HCO^- + Na⁺+ OH^-

(natri cacbonat) (natri bicarbonate) (natri hydroxide)

Một vài muối hoạt động như acid. Muối loại này phản ứng với ion hidroxit. Amoni clorua, NH_4­­Cl, là một muối như vậy. Muối này cũng được gọi là “ muối amoniac” . Như một chất gây cháy được thêm vào chất hàn được sử dụng để hàn hệ thống ống đồng hoặc bộ tản nhiệt của xe ô tô, amoni clorua hòa tan lớp phủ ngoài của lớp ăn mòn bề mặt kim loại vì thế chất hàn có thể dính lên. Trong vai trò là một bazơ, NH₄Cl phản ứng với ion hidroxit để tạo khí amoniac và nước.

NH₄⁺ + Cl^- + Na⁺ + OH^- → NH₃ + H₂O + Na⁺ + Cl^-
(ammonium clorua) (natri hidroxit) (natri chlorua)

để sản xuất khí amoniac và nước.

Khi các acid, bazo và muối hòa tan trong nước hình thành nên các ion. Khi khí HCl bị hòa tan trong nước, tất cả tạo ra ion H⁺ và Cl^-.

tất cả phân tủa HCl phân li để tạo H⁺ và Cl^-. Axit axetic trong nước cũng tạo thành một số ion:

nhưng hầu hết nó vẫn tồn tại dưới dạng CH₃COOH .NaOH trong nước thì tất cả tạo ra ion Na⁺ và OH^-. Muối NaCl, tất cả đều tạo ra ion Na⁺ và Cl^- khi ở trong nước.

Một trong những tính chất quan trọng của ion là sự dẫn điện trong nước. Nước bao gồm những ion acid, bazo hoặc muối sẽ tạo ra điện nhiều như một dòng điện trong kim loại. Hãy xem thử điều gì sẽ xảy ra nếu nước cất làm mạch của dòng điện như hình dưới. Bóng đèn sẽ không sáng tất cả. Đây là vì nước tinh khiết không dẫn điện. Tuy nhiên, nếu thay vào dung dịch muối, bóng đèn sẽ chiếu sáng. Muối dẫn điện vì những ion mà nó chứa. Trong nước chứa một số ion bị phân giải ra, nước dẫn điện nên sẽ gây tê, thậm chí là chết.

Hình 6.2 Nước tinh khiết không dẫn điện, trong khi nước có chứa muối hòa tan dẫn điện rất tốt.
Chất điện phân:

Chất mà tạo ra điện trong nước được gọi là chất điện phân. Những chất này có dạng ion trong nước.. Các ion tích điện cho phép dòng điện chảy qua nước. Các chất, chẳng hạn như đường, không tạo thành ion trong nước gọi là chất không điện phân. Quá trình hòa tan của các chất không điện phân trong nước không tạo ra điện. quá trình hòa tan của nước biển dẫn điện rất tốt bởi vì nó chứa NaCl hòa tan. Tất cả NaCl trong nước đều ở dạng Na⁺ và Cl^-. NaCl phân ly hoàn toàn thành ion và nó là một chất điện ly mạnh. Dung dịch nước ammoniac( được dùng để chùi cửa sổ) không tạo ra điện tốt được, điều này tại vì một phần nhỏ phân tử NH₃ phản ứng để tạo ra các ion cho phép nước dẫn điện:

NH₃ + H₂O  NH₄⁺ + OH^-

để tạo thành các ion, cho phép dòng điện chạy qua nước.Amoniac là một chất điện li yếu ( vốn dĩ là một bazơ yếu). Acid nitrit, HNO₃ là một chất điện phân mạnh vì phân li hoàn toàn thành ion H⁺ và NO₃^-. Acis acetic là một chất điện phân yếu, chính là một acid yếu. Bazo natri hidroxit là một chất điện phân mạnh. Tất cả muối đều là chất điện phân mạnh vì chúng luôn phân ly hoàn toàn thành ion trong nước. Acid và bazo có thể là chất điện phân mạnh hoặc yếu.

Trong phòng thí nghiệm, độ mạnh của chất điện ly có thể được đo bằng khả năng tạo ra điện trong dung dịch, được trình bày ở hình dưới. Khả năng của dung dịch sản xuất ra điện được gọi là độ dẫn điện.

Độ dẫn điện của một dung dịch có thể được xác định bởi việc thay thế chất hòa tan trong dung dịch và quan sát khả năng tạo ra điện của dung dịch tốt như thể nào. Chất điện phân mạnh tạo ra dòng điện mạnh, chất điện phân yếu tạo dòng điện yếu. Nguyên tắc này được dùng trong việc phân tích nước để xác định tổng lượng muối tập trung trong nước.

Khi điện được tạo ra trong dung dịch acid, bazo hay muối, phản ứng hóa học diễn ra. Một trong số đó như phá vỡ nước tạo hidro và oxi. Điện trong dung dịch được sử dụng một cách rộng rãi để tách và tinh lọc vật chất.
6.4 SỰ PHÂN LI CỦA ACID, BAZO TRONG NƯỚC:

Như đã biết rằng acid và bazo phân li trong nước thành ion. Khi acid acetic phân li trong nước

CH₃COOH  CH₃COO^- + H⁺

Tạo nên ion H⁺ và ion acetate. Trong chu trình hình thành ion này được gọi là sự ion hoá. Khi phân tử acid tách ra từng phần, gọi là phân ly. Quá trình này được gọi là sự phân ly.

Có một sự khác biệt khá lớn trong lượng phân ly của các loại acid và bazo khác nhau. Một số như HCl hay NaOH, thì phân ly hoàn toàn. Vì thế, acid clohidric đuợc gọi là acid mạnh. Natri hidroxit là bazo mạnh. Một số acid như acid acetic chỉ phân li một phần trong nước, chúng được gọi là những acid yếu. Amoniac, NH₃, chỉ phản ứng với một phần nhỏ trong nước để hình thành amonium () và ion hydroxide (OH ). Đó là một bazơ yếu.

Khả năng phân li là một đặc tính rất quan trọng của acid hoặc bazơ. Hơn dung dịch acid acetic 3% được dùng để thay thế dầu và giấm trong món salad trộn tạo ra một hương vị hài hòa với salad và cà chua. Không có nhiều ion H⁺ trong acid acetic. Nếu thay bằng HCl 3% , thì món sà láchnày sẹ không thể ăn. Tất cả H trong HCl tạo thành H⁺, và một dung dịch HCl 3% thì rất chua. Cũng giống như vậy, một vài phần trăm dung dịch NH₃ trong nước cũng tạo thành một chất tẩy rửa kính cửa sổ tốt, nó làm tan các chất dầu mỡ và bụi bẩn bám trên bề mặt kính cửa sổ. Nếu với một lượng nồng độ NaOH được như vậy được dùng để lau cửa sổ, chúng sẽ trở thành một lớp bụi mờ bởi vì OH^- trong bazơ mạnh thường phản ứng với kính và khắc lên nó. Tuy nhiên dung dịch NaOH được dùng để làm sạch lò nướng vì một bazo rất mạnh có thể tẩy những vết cháy, vết dầu mỡ.

Tỷ lệ phần trăm các phân tử acid được phân ly phụ thuộc vào nồng độ của acid. Nồng độ càng thấp thì tỷ lệ phần trăm của những phân tử được phân ly càng cao. Điều này có thể đuợc hiểu bằng việc xem lại phản ứng của sự phân ly acid acetic.

CH₃CO₂H  CH₃CO₂^- + H⁺

Ở nồng độ cao hơn, thì có nhiều ion H⁺ và CH₃CO₂^-- trong dung dịch. Điều này làm chúng kết hợp trở lại để tạo CH₃CO₂H lần nữa. ở nồng độ thấp, có ít ion H⁺ và CH₃CO₂^- hơn nên chúng được tự do hơn để di chuyển trong dung dịch, và áp suất giữa các ion không đủ để chúng tạo lại CH₃CO₂H. Hiện tượng này gần giống như chỗ ngồi trên một chiếc xe búyt. Nếu chỉ có một vài hành khách, họ sẽ ngồi rải ra và không ngồi kế nhau, điều đó có nghĩa là họ sẽ được tách ra. Nếu có nhiều hành khách, dĩ nhiên là họ phải ngồi gần nhau.

Điều quan trọng để phân biệt nồng độ ion và dung dịch acid, chúng ta thử so sánh dung dịch acid acetic 1M và dung dịch HCl 1M. khả năng phân li ion H⁺ trong dung dịch CH₃COOH 1M 0,042mol/l , còn trong dung dịch HCl là 1 mol/l. Vậy 1l dung dịch HCl 1M có chứa nhiều hơn 240ion H⁺.

Tuy nhiên, lượng dung dịch NaOH sẽ phản ứng hết với 1l dung dich CH₃COOH 1M.

Chính xác là 1M dung dịch NaOH phản ứng vừa đủ với 1mol dung dịch CH₃COOH 1M cũng giống với số mol NaOH tác dụng với 1 mol dd HCl 1M. Phản ứng:

Mặc dù acid CH₃COOH yếu hơn acid HCl, nhưng bằng về thể tích và nồng độ, sẽ phản ứng với cùng số mol bazo.

Khả năng phân li ion H⁺ trong nhiều phản ứng là rất quan trọng. đới với sức khỏe con người, ion H⁺ được duy trì ở một vùng rất nhỏ. Nếu nồng độ ion H⁺ quá cao sẽ làm cho mao mạch mòn dần trong một thời gian ngắn. Vậy nếu nồng độ ion H⁺ quá cao hoặc quá thấp trong một cái hồ, động thực vật trong hồ sẽ không phát triển lớn nhanh được.

Dung dịch đệm:

Có một vài hợp chất hóa học giữa nồng độ ion H⁺ ở một mức ổn định, tỉ lệ hợp lí giữa dung dịch acid và bazo được thêm vào sẽ không gây ra sự thay đổi lớn về nồng độ H⁺, dung dịch mà làm chống lại sự thay đổi về nồng độ ion H+. Dung dịch chống lại sự thay đổi này gọi là dung dịch đệm.

Để biết dung dịch đệm hoạt động như thế nào, xem xét các dung dịch đệm điển hình. Dung dịch chứa cả hai dung dịch acid axtic và natri acetat cũng được gọi là dung dịch đệm tốt. acid axetic trong dung dịch được xác định dưới dạng không phân ly CH₃COOH. H⁺ trong dung dịch là nguyên nhân một lượng rất nhỏ CH₃CO₂H phân li ra ion H⁺ và CH₃CO₂^-. Natri acetat tồn tại trong dung dịch dưới dạng ion Na⁺ và CH₃COO^-. Nếu có một lượng dung dịch NaOH được thêm vào, acid axetic sẽ trung hòa ngay. PTPƯ:

Phản ứng này thay đổi một lượng Natri acetat và acid axetic nhưng không làm thay đổi nồng độ H⁺ nhiều. Nếu có một lượng nhỏ acid axetic được thêm vào dung dịch đệm, dung dịch Natri acetat sẽ làm thay đổi lượng dung dịch acid axetic. PTPƯ:

Ion acetat sẽ có phản ứng trung hòa với ion H⁺ để ngăn chặn khả năng nồng độ ion H⁺ tăng lên quá cao.Dung dịch đệm cũng có thể được tạo ra bởi hỗn hợp bazo yếu và muối của bazo đó. Hỗn hợp amoniac và amoni clorua là dung dịch đệm. Hỗn hợp dung dịch NaH₂PO₄ và Na₂HPO₄ cũng là dung dịch đệm được làm từ muối, nó cũng là dung dịch đệm photphat khá phổ biến.