§ 28. Взаємодія води з оксидами. Індикатори

Протилежності, поставлені поряд, стають більш явними.

Бонавентура

Опрацювавши матеріал параграфа, ви зможете:

наводити формули кислот і основ;
складати рівняння реакцій води з кальцій оксидом, натрій оксидом, фосфор(V) оксидом, карбон(IV) оксидом;
розпізнавати дослідним шляхом кислоти і луги;
оцінювати наслідки кислотних дощів.

Взаємодія води з оксидами доводить, що вона є хімічно активною речовиною. Гасіння вапна - реакція кальцій оксиду з водою - відбувається дуже бурхливо, супроводжується виділенням теплової енергії. Ось як описує цей процес Іван Франко у творі «Борислав сміється»: «В вапнярках шипіло та булькотіло вапно, немов лютилось, що його наперед спряжено в огні, а тепер назад вкинено у воду». Реакція відбувається за схемою:

СаО + Н₂О → Са(ОН)₂

Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння. До якого типу належить ця реакція?

Продукт реакції - кальцій гідроксид, основа. Його використовують для виготовлення будівельних розчинів. За положенням Кальцію в періодичній системі хімічних елементів визначимо його валентність. Кальцій - елемент головної підгрупи ІІ групи, він двовалентний. Гідроксильна група –ОН одновалентна, число гідроксильних груп у формулі основи дорівнює валентності металічного елемента в ній. Тому формула кальцій гідроксиду - Са(ОН)₂. Подібно до кальцій оксиду з водою реагує натрій оксид:

Ма₂О + Н₂О → NaОН

Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння. До якого типу належить ця реакція?

Кальцій гідроксид і натрій гідроксид - розчинні основи, луги. Тому оксиди, гідратами яких вони є, називають основними. Гідрат - продукт реакції сполучення речовини з водою. Основні оксиди і гідроксиди - це оксиди й гідроксиди лише металічних елементів.

Кислоти - продукти взаємодії з водою кислотних оксидів. Фосфор(V) оксид - білий пухкий порошок, який активно реагує з водою. Реакція супроводжується виділенням великої кількості теплової енергії. Продукт реакції - ортофосфатна кислота:

P₂O₅ + H₂O → H₃PO₄

Ортофосфатну кислоту використовують для підкислювання деяких газованих напоїв. У їхньому складі є ще одна кислота - карбонатна - продукт реакції з водою карбон(IV) оксиду:

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

Зверніть увагу: кислотні оксиди і кислоти переважно утворені неметалічними елементами. Однак трапляються металічні елементи, оксиди яких - кислотні. Наприклад, хром(VІ) оксид утворює хроматну H₂CrO₄ і дихроматну H₂Cr₂O₇ кислоти.

Перетворіть схему реакції на хімічне рівняння. До якого типу належить ця реакція?

Приклади складання рівнянь реакцій з водою кислотних і основних оксидів наведено на схемі (рис. 28.1).

Рис. 28.1. Складання рівнянь реакцій кислотних (1) і основних (2) оксидів з водою. Ме - скорочене позначення металічного елемента

Кислотні опади. Унаслідок згоряння палива в повітря потрапляють кислотні оксиди - сульфур(ІV) оксид, вуглекислий газ, нітроген(ІV) оксид. Вони реагують з атмосферною вологою. Це призводить до утворення кислотних опадів (рис. 28.2).

Ось як описує наслідки цього екологічного лиха Оксана Забужко в поезії «Лист із дачі»: «У нас ізнову по кислотних дощах заіржавів город: почорнілі цурпалки гудиння над землею стирчать, як на згарищі спалений дріт».

Рис. 28.2. Кислотні опади утворюються внаслідок взаємодії кислотних оксидів з водою

Кислотні опади змінюють хімічний склад ґрунтів і поверхневих вод. Це негативно впливає на довкілля: гинуть мешканці водойм, рослини, погіршується здоров’я людей, руйнуються металеві конструкції, будівлі, пам’ятки культури (рис. 28.3). Щоб запобігти утворенню кислотних опадів, потрібно обмежити надходження кислотних оксидів у повітря. Поширення інформації про причини й наслідки кислотних дощів сприятиме ефективнішому використанню енергії та зменшенню забруднення довкілля.

Рис. 28.3. Руйнівна дія кислотних опадів

Індикатори. Як можна пересвідчитися, що внаслідок реакцій кислотних оксидів з водою утворюються кислоти, а продуктами реакції з водою оксидів найбільш активних металічних елементів (Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba тощо) є основи? Для цього використовують кислотно-основні індикатори - речовини-визначники (пригадайте, про них уже йшлося в параграфі 2).

Цікаво і пізнавально

Невтомний дослідник, Бойль не обмежився отриманням настоїв з квітів. ... Він зібрав цілющі трави, лишайники, чорнильний горішок, деревну кору і коріння рослин ... Багато різних за кольором настоїв приготував учений. Одні змінювали свій колір лише під дією кислот, інші - під дією лугів. Проте найцікавішим виявився фіолетовий настій, отриманий з лишайнику. Кислоти змінювали його колір на червоний, а луги - на синій. (За К. Маноловим).

У шкільній хімічній лабораторії найчастіше використовують лакмус (або його синтетичний замінник лакмоїд), метиловий оранжевий і фенолфталеїн. Проте чи не найзручнішим є використання універсального індикаторного паперу, смужки якого просочені сумішшю індикаторів. Кольори індикаторів у різних середовищах наведено в таблиці 11.1.

Таблиця 11.1

Кольори індикаторів у різних середовищах

Назва індикатора	Колір у середовищі
Назва індикатора	лужному	нейтральному	кислому
Лакмус	Синій	Фіолетовий	Червоний
Метиловий оранжевий	Жовтий	Оранжевий	Рожевий
Універсальний індикаторний папір	Синій	Жовтий	Червоний
Фенолфталеїн	Малиновий	Безбарвний	Безбарвний

За допомогою метилового оранжевого, наприклад, можна визначити, у якій колбі - дистильована вода, а в якій - дощова вода, зібрана поблизу теплової електричної станції (рис. 28.4).

Щоб на власні очі побачити, як змінюються кольори індикаторів під впливом кислот і лугів, виконайте лабораторний дослід.