Chemie pro šílence 27. Kyseliny a zásady

13. července 2014 v 5:49 | Petr |  Chemie pro šílence
V naší předrahé vlasti, mlékem a strdím oplývající, se stala v polovině 90. let nemilá věc. V Orlické přehradě se našlo 5 sudů s těly 4 mužů a 1 ženy - podnikatelů, kteří si mysleli, že po "demokratickém" převratu nastala svoboda a že lze svobodně podnikat bez ohledu na požadavky mafie. Těla byla již značně rozpuštěná a pokud by k nálezu došlo o pár let později patrně už by se nedalo identifikovat o koho šlo ani podle DNA.

Diváci filmu "Brutální Nikita" si jistě vzpomenou na postavu jménem "Viktor Čistič", která rozpouštěla mrtvoly kyselinou, ale to je veliký omyl. Mrtvoly lze nejlépe rozpustit hydroxidem alias louhem, což "Orlický gang" věděl a proto byly sudy s mrtvolami plné hydroxidu sodného. Tím se dostáváme k další lekci chemie, která se za Husáka učila v 7. třídě a dnes je veřejnosti (kromě "čističů" z řad mafie) naprosto utajená a to je teorie kyselin a zásad.

Tedy teorie kyselin a zásad se vyvíjela od poloviny 19 století. Jako první byla Arrheniova teorie kyselin, která prohlašovala, že kyselina je látka, která odštěpuje vodíkový proton, tedy iont H+ a zásada (louh/hydroxid) odštěpuje hydroxylový aniot OH-.
Problém téhle teorie je v tom, že pokud hydroxid rozpustíte v nepolárním nebo neionizujícím rozpouštědle - jako hydroxid se chovat nebude a kyselina to samé. Na tohle reagovala - dodnes na školách učená Brőnstedtova teorie kyselin - která tvrdí že kyselina tvoří s vodou hydroxoniový kationt H3O+ = H20 + H+ a je dárcem vodíkového protonu, hydroxid pak je příjemcem vodíkového protonu. Tahle definice je super ale stále má drobné mouchy - například neřeší jak se teda ve vodě berou hydroxylové anionty OH- a pak jaktože pH (probereme) se ve vodných roztocích pohybuje od 0 do 14.
To řeší Solvayova teorie kyselin a zásad, která vychází z Guldberg-Waagova zákona aktivních hmot a tvrdí, že ve vodě spontánně probíhá reakce
2 H20 < -- > H30+ + OH-
A jako kyselina se bere látka, která reakční rovnováhu posunuje směrem k H30+ a zásada je látka, která posouvá reakční rovnováhu směrem k OH-.
Gludberg-Waagův zákon se projeví v tom, že pokud si rozepíšeme rovnici chemické rovnováhy a podělíme koncentrace látek na jedné a druhé straně tak dojdeme ke vzorečku
[H3O+] * [OH-] / [H20] = 1.8*10-16
Hranatými závorkami označují chemici koncentrace.
Protože koncentrace H2O je o mnoho řádů vyšší než koncentrace disociovaných forem a navíc se díky tomu prakticky nemění - usnadníli si chemici žívot a vzoreček píšou ve zjednodušené formě.
[H3O+] * [OH-] = 10-14



Ani Solvayova teorie kyselin a zásad nedovede vyřešit otázku některých hlavně organických molekul, které neodštěpují vodík a přesto se chovají jako kyselina - příkladem budiž fenol, který nemá nic společného se strukturou anorganických ani organických kyselin a přesto jsou jeho "kyselinové" vlastnosti takové, že dokud nebyla známa jeho struktura říkalo se mu "kyselina karbolová". Látky tohoto typu řeší Lewisova teorie, která tvrdí že kyseliny přijímají elektrony (což z hlediska náboje je ekvivalent odštěpení protonu) a u fenolu to vskutku tak je neboť benzenové jádro vtahuje elektrony dovnitř.

OK máme 2 vzorečky, 4 teorie a podstata stále nikde. Princip je v tom, že kyseliny odštěpují vodík a místo něho přijímají kovy, nebo jiné kationty. Naopak hydroxidy odštěpují OH- a kyselinám tyto kationty poskytují. Notoricky známé je že reakce kyselin s hydroxidy je neutralizace a produktem jsou soli.

Jak poznáte co je kyselina a co louh. Pokud se polijete poznáte to snadno - kyseliny způsobují tzv koagulační nekrózu - kůže zbělá až zčerná vytvoří se tuhý příškvar - zkuste doma s potravinářským octem, že budete mít "drsnou ruku" na které ucítíte i vlastní otisky prstů. Naopak louhy alias hydroxidy tvoří kolikvační nekrózu - tkáň je rozbředlá, gelovítá až tekutá, rozpadá se a rozpouští. Podobně jako s octem si to to můžete vyzkoušet, když se mydlíte klasickým (tuhým) mýdlem - jak je kůže slizká až jakoby hlenem pokrytá - a to není vlastnost mýdla jenom jeho alkalické pH.

Takže je vám jasné proč orličtí vrazi dali do sudů louh
  1. Kyselina by leptala samotný kovový sud.
  2. Těla podnikatelů by tam jako polo-spálené seškvařence zůstala velmi dlouho.
Jasné ?

OK a pokud chci poznat doma - jestli ve flašce je kyselina nebo louh. Nebud vám radit potenciálně nebezpečné rady jako - ponořte do toho hřebík a sledujte jestli šumí (uvolňuje se kolem něho vodík). Principem je změřit pH. Čímž se dostáváme k měření pH. Čímž se dostáváme k definici pH.

Tedy především zkratka pH znamená "pondus Hydrogenii" což otrocky přeloženo z latiny je "váha vodíku". I na pH jsem měl jedničku v chemii a tak opět zopakuju, co jsem odříkal u tabule : "pH je záporný dekadický logaritmus koncentrace (aktivity) vodíkových protonů". Tedy:

pH = -LOG ([H+])
nebo správněji
pH = -LOG ([H3O+])

Takže první možnost - extrémní kyselina, která má pH 0 - ergo koncentrace vodíkových protonů je 10-0 = 1 neboli teoreticky 1 mol na litr Jasné? Koncentrace vody ve vodě je 55 mol/litr takže vodíkových protonů by teoreticky mohlo být ještě více. Problém je v tom, že u pH kolem 0 se i u velmi silných kyselin vyskytuje neionizovaná frakce, která k celkové kyselosti nepřispívá. Takže roztoky s pH pod 0 určitě existují, ale změřit jejich pH je problém.

Opačně - pokud budeme mít velmi silný louh - a vezmeme již uvedený vzoreček
[H3O+] * [OH-] = 10-14
Je jasné, že pokud platí že pokud je [OH-] daleko více než [H3O+] pak se koncentrace [H3O+] musí blížít 10-14 aby vzoreček platil. Takže pH nad 14 se ve vodném prostředí prakticky nedá dosáhnout, i kdyz měření extrémně kyselých a zásaditých roztoků je velice složité a kdoví jak je to ve skutečnosti. Minimálně tedy roztoky kde vodíkové protony nebo OH- skupiny tvoří významnou část roztoku už nejsou tak úplně "vodné rozotky" a tudíž "finta s vynecháním koncentrace vody" ze vzorečků nefunguje.

Jedna věc je ze vzorečku jasná pokud [H3O+] = [OH-] tak je jasné, že koncentrace obou musí být 10-7 a tudíž pH neutrálních roztoků je 7.

Myslím, že jsem zcela vyčerpán - očekávám že jsem v článku udělal minimálně 3 hrubé chyby, za které se pak budu stydět. Proto raději končím - tradiční radou robotům ke zničení lidstva - představte si to bitevní pole - zleva stříkají roboti louh, který rozpouští lidská těla, zprava lidi stříkají kyselinu, která leptá kovové kostry robotů a uprostřed za strašného syčení páry je solná hňahňačka z neutralizace obou roztoků - legrační představa ne ?
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 RXD RXD | 13. července 2014 v 8:05

Alfréd Nobel, vynálezce dynamitu  v jednom ze svých posledních dopisů domlouvá své milence, že je i pro něj dosti neůnosné, aby mu utrácela za rok víc než dvestě tisíc zlatých za šminky a garderobu, a ustanovuje jako svou poslední vůli, že chce být rozpuštěn po své smrti v nitrační kyselině v jedné ze svých továren. Kysleina prý nemá být slabá, nemá se na ní šetřit, a má být horká a silná. Po jeho rozpuštění se prý má zneutralizovat vápnem, a roztok / dusičnan Nobelnatý/ vylít před továrnu na záhon kytek, aby prý vynálezce byl užitečný společnsoti i po smrti a rozpuštění. Po shlédnutí filmu "orličtí vrazi jsem inspirován dílem provedl též z teoretického zájmu několik pokusů, a když jsem div neomdlel z amoniaku, který se vyvinul z louhu a asi 10 dkg libového bůčku, který jsem k tomuto účelu zakoupil, zkusil jsem i půl litru nitrační kyseliny. Mohu říci, že za čtvrt hodiny živé reakce byl v kádince jen zahnědlý roztok...

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama