這篇也是爺爺為我寫的科普文。
一、物質的化學分類
從化學角度看,物質可分為單質和化合物。由一種元素構成的叫單質,譬如:氧氣、汞、金子等。由一種以上元素構成的叫化合物,譬如:二氧化碳、水、二氧化矽等。
化合物又分無機化合物和有機化合物。無機化合物又分幾類,主要有氧化物、酸、堿、鹽。
二、氧化物
化學性質較活潑的金屬或非金屬多數可以與氧氣反應生成氧化物。
譬如生活最常見的:
C+O2=CO2 (等号上面要加“點燃”兩字。)
燒煤做飯菜,或取暖,發生的就是這個化學反應。這是氧與非金屬反應。
又譬如:
2Mg+O2=2MgO (等号上面要加“點燃”兩字。)
過去拍照,閃光燈不是用電的,是用一些鎂粉點燃。鎂與氧的反應非常激烈,瞬間就燒完了,發出強光。你去看看老電影就知道了。這是氧與金屬反應,生成金屬氧化物。
三、酸
某些非金屬氧化物跟水反應,會生成酸。譬如,把二氧化碳通入水中生成碳酸。
CO2+H2O=H2CO3
汽水等所謂的碳酸飲料裡,就含有大量的碳酸。
酸由酸根和氫離子構成,這也是酸的定義。譬如碳酸,在水中被電離成正氫離子和負碳酸根:
H2CO3=2H +CO3--
所謂氫離子H ,就是氫原子失去它唯一的核外電子變成了正離子。而碳酸根就是原子團(由幾個原子組成的複合體)CO3俘獲了兩個核外電子。
四、堿
某些金屬氧化物跟水反應,會生成堿。譬如,
Na2O+H2O=2NaOH
堿由金屬離子與氫氧根組成。如NaOH由Na 與OH-組成。
五、鹽
酸與堿相遇,多數會發生化學反應,生成物就是鹽。譬如鹽酸HCl與氫氧化鈉反應:
HCl+NaOH=NaCl H2O
生成的就是食鹽NaCl和水。酸與堿反應生成鹽,這種反應叫中和反應。你自學過的。
水是哪來的?
H +OH-=H2O
就是正的氫離子與負的氫氧根結合變成水分子。
六、PH值
所有的溶液裡,都有H⁺和OH⁻。如果氫離子的濃度大于氫氧根的濃度,即[H⁺]>[OH⁻],這溶液是酸性的;如果氫離子的濃度小于氫氧根的濃度,即[H⁺]<[OH⁻],這溶液是堿性的。如果[H⁺]=[OH⁻],就是中性。純淨的水就接近于中性。不同的酸,酸性強弱不同。不同的堿,堿性強弱亦不同。那如何來判斷是酸還是堿?是強酸還是弱酸?是強堿還是弱堿?
國際上通行用PH值(也叫酸堿值)來衡量:
PH:=-lg[H⁺]
即,PH值是溶液氫離子濃度的自然對數的相反數。PH值的範圍是0~14。最強的酸,PH值是0,最強的堿,PH值是14。中性是7。
上面說的東西,現在不需要全部徹底了解,以後還要深入學習的。你記住粗體字部分就行了。
一個溶液的PH值,理論上說,應該通過化學分析來确定。但是,這樣做很麻煩、很費時、很費錢。通常要求不高,我們就用PH試紙來粗略測定。一本PH試紙,裡面有許多紙條,和一個比色盤。試紙條浸透了酚酞等四種指示劑。把試紙插入溶液,或在試紙上滴上溶液,就會根據溶液的PH值變色。用它跟比色盤上的色标比較,就可以大概知道溶液的PH值。
爺爺已經買了PH試紙寄給你。你可以試試家裡能找到的物質。譬如:米醋、鹽水、家裡有的幾種藥水、檸檬、蘋果、橘子、梨、牛奶、酸奶、純堿(俗稱堿水)、小蘇打、廁所清潔劑、廚房清潔劑、自來水、小區水池的水等等。廁所與廚房這兩種清潔劑的PH值,會讓你驚訝的。
七、鹽的酸堿性
前面說了,酸和堿相遇,會發生中和反應生成鹽。那鹽的酸堿性呢?都是中性?要看是什麼酸跟什麼堿反應。
強酸跟強堿反應,生成的鹽一般是中性或接近中性的。譬如上面氫氧化鈉與氯化氫反應,一個是強堿,一個是強酸,生成的氯化鈉(就是我們平時吃的食鹽)是中性的。PH值為7。
強酸與弱堿反應,生成強酸弱堿鹽,是酸性的。如:
3H2SO4+2Fe(OH)3=Fe2(SO4)3+6H2O
硫酸是典型的強酸H2SO4,氫氧化鐵Fe(OH)3是弱堿。反應生成的硫酸鐵Fe2(SO4)3就是強酸弱堿鹽,呈酸性。
既然有強酸弱堿鹽,自然也有弱酸強堿鹽。如家裡常用的小蘇打NaHCO₃,學名是碳酸氫鈉。家裡常用的還有堿水(也叫純堿)Na2CO3,學名碳酸鈉,也是。都呈堿性。現在我們知道了,純堿其實不是堿,是一種弱酸強堿鹽。它的水溶液呈堿性,人們才稱它為純堿。
因為弱酸強堿鹽呈堿性,所以它可以與一些酸反應。譬如做汽水,就是酸性的檸檬水與堿性的小蘇打。我們先把檸檬水灌入小口瓶裡,然後在可封口的瓶蓋裡放小蘇打。猛的一下把瓶蓋扣在瓶子上封死,汽水就制成了。小蘇打進入檸檬水後,隻要有一點點反應了,就生成二氧化碳。因為有壓力,大多數小蘇打沒法跟檸檬水反應(這個事,以後再詳細說。)。當你打開瓶蓋時,溶液中的小蘇打和檸檬水就立即反應,瞬間生成大量的二氧化碳,把溶液噴了出來。
同樣,強酸弱堿鹽也因為有酸性,可以與堿或堿性化合物反應。
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