Взаимодействие соды с кислотой уравнение

Гидрокарбонат натрия: формула, состав, применение

Пищевая, или питьевая сода, — широко известное в медицине, кулинарии и бытовом потреблении соединение. Это кислая соль, молекула которой образована положительно заряженными ионами натрия и водорода, анионом кислотного остатка угольной кислоты. Химическое название соды — бикарбонат или гидрокарбонат натрия. Формула соединения по системе Хилла: CHNaO₃ (брутто-формула).

Отличие кислой соли от средней

Угольная кислота образуют две группы солей — карбонаты (средние) и гидрокарбонаты (кислые). Тривиальное название карбонатов — соды — появилось еще в древности. Следует различать среднюю и кислую соли по названиям, формулам и свойствам.
Na₂CO₃ — карбонат натрия, динатриевая соль угольной кислоты, кальцинированная стиральная сода. Служит сырьем для получения стекла, бумаги, мыла, используется как моющее средство.

NaHCO₃ — натрия гидрокарбонат. Состав подсказывает, что вещество является мононатриевой солью угольной кислоты. Это соединение отличается наличием двух разных положительных ионов — Na + и Н + . Внешне кристаллические белые вещества похожи, их трудно отличить друг от друга.

Вещество NaHCO₃ считается питьевой содой не потому, что употребляется внутрь для утоления жажды. Хотя с помощью этого вещества можно приготовить шипучий напиток. Раствор этого гидрокарбоната принимают внутрь при повышенной кислотности желудочного сока. При этом происходит нейтрализация избытка протонов Н + , которые раздражают стенки желудка, вызывают боль и жжение.

Физические свойства пищевой соды

Бикарбонат — это белые моноклинные кристаллы. В составе этого соединения присутствуют атомы натрия (Na), водорода (Н), углерода (С) и кислорода. Плотность вещества составляет 2,16 г/см3. Температура плавления — 50–60 °С. Натрия гидрокарбонат — порошок молочно-белого цвета — твердое мелкокристаллическое соединение, растворимое в воде. Питьевая сода не горит, а при нагревании свыше 70 °С разлагается на карбонат натрия, углекислый газ и воду. В производственных условиях чаще применяется гранулированный бикарбонат.

Безопасность пищевой соды для человека

Соединение не обладает запахом, его вкус — горько-соленый. Однако не рекомендуется нюхать и пробовать вещество на вкус. Вдыхание гидрокарбоната натрия может вызвать чихание и кашель. Одно из применений основано на способности пищевой соды нейтрализовать пахнущие вещества. Порошком можно обработать спортивную обувь, чтобы избавиться от неприятного запаха.

Питьевая сода (гидрокарбонат натрия) — безвредное вещество при контакте с кожей, но в твердом виде может вызвать раздражение слизистой оболочки глаз и пищевода. В низких концентрациях раствор не токсичен, его можно принимать внутрь.

Гидрокарбонат натрия: формула соединения

Брутто-формула CHNaO₃ редко встречается в уравнениях химических реакций. Дело в том, что она не отображает связь между частицами, которые образуют гидрокарбонат натрия. Формула, обычно используемая для характеристики физических и химических свойств вещества, — NaHCO₃. Взаимное расположение атомов отражает шаро-стержневая модель молекулы:

Если узнать из периодической системы значения атомных масс натрия, кислорода, углерода и водорода. то можно подсчитать молярную массу вещества гидрокарбонат натрия (формула NaHCO₃):
Ar(Na) — 23;
Ar(O) — 16;
Ar(C) — 12;
Ar(H) — 1;
М (CHNaO₃) = 84 г/моль.

Строение вещества

Гидрокарбонат натрия — ионное соединение. В состав кристаллической решетки входит катион натрия Na + , замещающий в угольной кислоте один атом водорода. Состав и заряд аниона — НСО₃ – . При растворении происходит частичная диссоциация на ионы, которые образуют гидрокарбонат натрия. Формула, отражающая структурные особенности, выглядит так:

Растворимость питьевой соды в воде

В 100 г воды растворяется 7,8 г гидрокарбоната натрия. Вещество подвергается гидролизу:
NaHCO₃ = Na + + НСО₃ – ;
Н₂О ↔ Н + + ОН – ;
НСО₃ – + Н + = Н₂О + СО₂↑.
При суммировании уравнений выясняется, что в растворе накапливают гидроксид-ионы (слабощелочная реакция). Жидкость окрашивает фенолфталеин в розовый цвет. Окраска универсальных индикаторов в виде бумажных полосок в растворе соды меняется с желто-оранжевой на серую или синюю.

Реакция обмена с другими солями

Водный раствор гидрокарбоната натрия вступает в реакции ионного обмена с другими солями при условии, что одно из вновь получившихся веществ — нерастворимое; либо образуется газ, который удаляется из сферы реакции. При взаимодействии с хлоридом кальция, как показано на схеме ниже по тексту, получается и белый осадок сарбоната кальция, и углекислый газ. В растворе остаются ионы натрия и хлора. Молекулярное уравнение реакции:

Взаимодействие питьевой соды с кислотами

Гидрокарбонат натрия взаимодействует с кислотами. Реакция ионного обмена сопровождается образованием соли и слабой угольной кислоты. В момент получения она разлагается на воду и углекислый газ (улетучивается).

Стенки желудка человека вырабатывают соляную кислоту, существующую в виде ионов
Н + и Cl – . Если принимать внутрь натрия гидрокарбонат, реакции происходят в растворе желудочного сока с участием ионов:
NaHCO₃ = Na + + НСО₃ – ;
HCl = Н + + Cl – ;
Н₂О ↔ Н+ + ОН – ;
НСО₃ – + Н + = Н₂О + СО₂↑.
Врачи не рекомендуют постоянно использовать при повышенной кислотности желудка гидрокарбонат натрия. Инструкция к препаратам перечисляет различные побочные действия ежедневного и длительного приема питьевой соды:

• повышение давления крови;
• отрыжка, тошнота и рвота;
• тревожность, плохой сон;
• снижение аппетита;
• боли в животе.

Получение пищевой соды

В лаборатории бикарбонат натрия можно получить из кальцинированной соды. Такой же метод применялся раньше в химическом производстве. Современный промышленный способ основан на взаимодействии аммиака с углекислым газом и слабой растворимости питьевой соды в холодной воде. Через раствор хлорида натрия пропускают аммиак и диоксид углерода (углекислый газ). Образуются хлорид аммония и раствор гидрокарбоната натрия. При охлаждении растворимость питьевой соды понижается, тогда вещество легко отделяется с помощью фильтрования.

Где используется гидрокарбонат натрия? Применение пищевой соды в медицине

Многим известно, что атомы металлического натрия энергично взаимодействуют с водой, даже ее парами в воздухе. Реакция начинается активно и сопровождается выделением большого количества теплоты (горением). В отличие от атомов, ионы натрия — стабильные частицы, не наносящие вреда живому организму. Наоборот, они принимают активное участие в регуляции его функций.

Как используется неядовитое для человека и полезное во многих отношениях вещество — гидрокарбонат натрия? Применение основано на физических и химических свойствах питьевой соды. Важнейшие направления — бытовое потребление, пищевая промышленность, здравоохранение, народная медицина, получение напитков.

Среди основных свойств бикарбоната натрия — нейтрализация повышенной кислотности желудочного сока, кратковременное устранение болевого синдрома при гиперацидности желудочного сока, язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки. Антисептическое действие раствора питьевой соды применяется при лечении боли в горле, кашля, интоксикации, морской болезни. Промывают им полости рта и носа, слизистые оболочки глаз.

Широко используются разные лекарственные формы бикарбоната натрия, например порошки, которые растворяют и применяют для инфузий. Назначают растворы для приема пациентами внутрь, промывают ожоги кислотами. Для изготовления таблеток и ректальных суппозиториев также используется гидрокарбонат натрия. Инструкция к препаратам содержит подробное описание фармакологического действия, показаний. Список противопоказаний очень короткий — индивидуальная непереносимость вещества.

Использование пищевой соды в быту

Гидрокарбонат натрия — это «скорая помощь» при изжоге и отравлении. С помощью питьевой соды в домашних условиях отбеливают зубы, уменьшают воспаление при угревой болезни, протирают кожу для удаления избытка жирного секрета. Бикарбонат натрия смягчает воду, помогает очистить загрязнения с разных поверхностей.

При ручной стирке вещей из шерстяного трикотажа можно добавить в воду питьевую соду. Это вещество освежает цвет ткани и удаляет запах пота. Нередко при глажении изделий из шелка появляются желтые подпалины от утюга. В таком случае поможет кашица из питьевой соды и воды. Вещества надо как можно быстрее смешать и нанести на пятно. Когда кашица подсохнет, ее следует почистить щеткой, а изделие прополоскать в холодной воде.

В реакции с уксусной кислотой получается ацетат натрия и бурно выделяется углекислый газ, вспенивающий всю массу: NaHCO₃ + СН₃СООН = Na + + СН₃СОО – + Н₂О + СО₂↑. Этот процесс идет всякий раз, когда при изготовлении шипучих напитков и кондитерских изделий питьевую соду «гасят» уксусом.

Вкус выпечки будет нежнее, если использовать не магазинный синтетический уксус, а сок лимона. На крайний случай можно заменить его смесью 1/2 ч. л. порошка лимонной кислоты и 1 ст. л. воды. Питьевая сода с кислотой добавляется в тесто в числе последних ингредиентов, чтобы можно было сразу ставить выпечку в духовку. Кроме бикарбоната натрия, иногда в качестве разрыхлителя используется гидрокарбонат аммония.

Как нейтрализовать кислоту содой

H₂SO₄ – вещество, способное растворяться в воде и выделять при этом большое количество тепла. Его 100-процентная концентрация при температуре больше +10 С затвердевает и становится кристаллической массой. Раствор используют в фармакологии и медицине, для диагностики желудочных заболеваний.

Но при всех её удивительных способностях, серная кислота способна нанести немалый урон или причинить ожог. Как распространённая сода способна помочь в нейтрализации?

О серной кислоте побольше

Данное вещество — это результат взаимодействия воды с серой. Два атома водорода и кислотный остаток составляют его формулу. Интересно, что способность растворяться в воде без нейтрализации давно используется в промышленности, когда нужно осушить газ.

Кислота забирает на себя воду, оставляя газ нетронутым (за исключением случаев, когда с ним реагирует). При соприкосновении с углеводами тоже происходит необычное – раствор их обугливает. Это объясняется химически: происходит реакция, где углевод отдаёт водород и кислород, а остаётся уголь.

Как кислота, раствор H₂SO₄ реагирует с метиловым оранжевым, перекрашивая его в красный. Она способна окислять практически все металлы, кроме:

Реакция нейтрализации

Сама реакция представляет собой взаимодействие основания и кислоты. Обязательным условием является образование воды и кислотной соли. Чем менее сильная кислота, тем больше воды выделяется.

Нейтрализацию часто используют в лабораториях, чтобы выяснить объём жидкости, нужный для реакции. То есть, если известна концентрация раствора, необходимо провести реакцию, постепенно добавляя второй компонент.

Предельное количество добавляемого компонента, при котором будет проходить реакция используют для проведения расчётов.

Действует такая формула: кислоту нейтрализуют щёлочью и наоборот. Ионное уравнение часто будет выглядеть подобным образом:

Каждая реакция нейтрализации может быть обратимой или необратимой в зависимости от компонентов – распадаются ли они при реакции. Необратимым считается взаимодействие сильных кислот и оснований, но остальные сочетания веществ будут распадаться.

Сода – слабая щёлочь, а это обуславливает обратимость реакции независимо от того, насколько концентрированной будет H₂SO₄. Когда же возникает необходимость нейтрализовать это агрессивное вещество?

Зачем необходимо нейтрализовать

Полезное вещество добавляют в лекарства, краски, удобрения, взрывчатку – и это ещё не весь список. Но, соприкасаясь с H₂SO₄, человек может получить ожоги, случайно выпить её или облить на себя. Также необходимость нейтрализовать возникает после проведения опыта с использованием данного компонента. Способов это сделать несколько:

1. С помощью металлов, таких как цинк, медь.
2. Оксидами металлов.
3. Щёлочь, гидроксид натрия и сода как наиболее яркий пример.
4. Гидроксидом аммиака.

Если на кожу попала кислота, её промывают под проточной водой и нейтрализуют опасное вещество, прикладывая повязку, промоченную 2% раствором соды. Необходимость использования вышеперечисленных веществ возникает не только при экстренных ситуациях: H₂SO₄ быстро испаряется, так что в воздухе оказывается 300 мг на 1м 2 . А потому отработанный материал оставлять крайне опасно.

Взаимодействие соды и серной кислоты

Сода – слабая щёлочь, которая используется для гашения лимонной кислоты, уксусной и серной, в том числе. NaHCO₃ вступает в гомогенную реакцию с ними, обмениваясь атомами. Вот как выглядит уравнение для концентрированной серной кислоты:

Происходит вот что: формируется кислотный остаток, выделяется углекислый газ и вода. Оксид водорода появляется из-за взаимодействия карбонат ионов соли и водорода. Оба вида ионов образуются в процессе диссоциации кислоты. Разбавленная H₂SO₄ требует меньшего количества соды:

Что образуется при взаимодействии

Кислотный остаток уже не так опасен, как исходный компонент. Интересно, что именно реакции с выделением углекислого газа сода обязана добавлением её в хлеб – углекислый газ, выделяющийся из-за взаимодействия с молочной кислотой, поднимает тесто и делает в нём пузырьки.

Примерно также происходит реакция нейтрализации: основание вступает в реакцию с H₂SO₄ и выделяется углекислый газ. Поэтому, чтобы этот химический опыт не превратился в плачевный жизненный, следует проводить его в проветриваемом помещении.

К вопросу о том, сколько соды необходимо для нейтрализации H₂SO₄. Если взять 1 часть кислоты, пригодится 1 часть щёлочи для реакции с ней, то есть соотношение будет 1:1. Но концентрированная кислота требует больше соды, здесь соотношение увеличится до 1:2. Раствор соды необходим 3%.

Кроме того, если необходимо оказать помощь при ожоге кислотой, то готовится раствор соды в очень приблизительном количестве: 1 чайная ложка щёлочи и на 2,5 стакана воды. Насколько эффективна реакция? В этом помогут разобраться отзывы тех, кто с ней часто сталкивается.

Отзывы

Автолюбители прекрасно знают, что электролит в аккумуляторе содержит 30-35% серной кислоты (если плотность 1,26). Чтобы его утилизировать они используют именно пищевую соду. На всю жидкость уходит 1,5 пачки соды. Положительным отзывом этот способ нейтрализации обязан стоимости соды и её доступности – щелочь легко можно приобрести в продуктовом магазине.

На форумах можно найти другой способ нейтрализации, с помощью силиката натрия. Он имеет право на существование, но сода в этом случае имеет бесспорное преимущество: в результате реакции с силикатом натрия выпадает осадком кремневая кислота, которую, увы, очень сложно вымыть. Результат реакции с содой – появляется карбонат ионов соли, безопасный и легко смываемый, что обуславливает большое количество положительных отзывов.

Очень интересный вопрос был обнаружен на одном из форумов. Он касался выпечки: в ней есть сода, которая теоретически может реагировать с желудочным соком (H₂SO₄). В результате должна образоваться в желудке соль, а вся проблема в том, что человек сидел на бессолевой диете. Пользователи успокоили волнующегося, что для реакции нейтрализации необходимо большое количество соды, а в выпечке она измеряется маленькими ложками.

Среди отзывов можно найти немало полезных советов: сыпать щёлочь лучше понемногу, чтобы пена не выходила из узкой пробирки струёй, перед утилизацией раствора разводить его дополнительно водой и проводить реакцию в проветриваемом помещении. Таким образом опасная H₂SO₄ не причинит вреда, если её правильно утилизировать содой.

Карбонат натрия: способы получения и химические свойства

Карбонат натрия Na₂CO₃ — соль щелочного металла натрия и угольной кислоты. Белое вещество, плавится без разложения, при дальнейшем нагревании разлагается.

Относительная молекулярная масса Mr = 105,99; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,539; t_пл = 851º C;

Способ получения

1. Карбонат натрия можно получить путем взаимодействия оксида натрия и углекислого газа:

2. В результате взаимодействия концентрированного раствора гидроксида натрия и углекислого газа образуется карбонат натрия и вода:

3. При взаимодействии гидрокарбоната натрия и концентрированного раствора гидроксида натрия образуется карбонат натрия и вода:

Качественная реакция

Качественная реакция на карбонат натрия — взаимодействие его с раствором сильных кислот. В результате реакции происходит бурное выделение углекислого газа, образование которого можно проверить, если пропустить его через известковую воду, которая мутнеет из-за образования осадка:

1. При взаимодействии с хлороводородной кислотой, карбонат натрия образует хлорид натрия, углекислый газ и воду:

2. Взаимодействуя с серной кислотой, карбонат натрия образует углекислый газ и воду, а также сульфат натрия:

Химические свойства

1. Карбонат натрия может реагировать с простыми веществами :

1.1. Карбонат натрия при 900–1000º C реагирует с углеродом . При этом образуется натрий и угарный газ:

Na₂CO₃ + 2C(кокс) = Na + 3CO

1.2. С хлором концентрированный и горячий раствор карбоната натрия реагирует с образованием хлорида натрия, хлората натрия и углекислого газа:

2. Карбонат натрия вступает в реакцию со многими сложными веществами :

2.1. Насыщенный карбонат натрия реагирует при 30–40º C с водой и углекислым газом, образуя осадок гидрокарбоната натрия:

2.2. Карбонат натрия может реагировать с насыщенным гидроксидом кальция с образованием гидроксида натрия и карбоната кальция:

2.3. При взаимодействии с разбавленной хлороводородной кислотой карбонат натрия образует хлорид натрия, углекислый газ и воду:

2.4. Карбонат натрия реагирует с разбавленной плавиковой кислотой . Взаимодействие карбоната натрия с плавиковой кислотой приводит к образованию фторида натрия, воды и углекислого газа:

2.5. Концентрированный раствор карбоната натрия взаимодействует с оксидом серы . При этом образуются карбонат натрия и углекислый газ: