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酸、碱和水

当溶解在水中时,酸会产生氢离子(H +).氢离子是氢原子失去了一个电子,现在只有一个质子,给它们一个正电荷。另一方面,碱基与水混合会产生产量氢氧根离子(哦).如果溶液中含有高浓度的H+离子,那么它就是酸性的。如果溶液中含有高浓度的OH-离子,那么它就是碱性的。

在许多酸碱反应,产生的产物是水和盐。如果盐酸(HCL)和碱式氢氧化钠(NaOH)结合,产物是H2O(水)和NaCl(氯化钠,一种食盐)。酸中的H+离子与碱中的OH-离子结合并被中和形成H2O。

展示酸和碱如何相互作用(以及它们不同的性质)的最简单的活动之一就是用小苏打和醋做“火山”.要做一个大喷发,使用一个小塑料瓶(20盎司的软饮料就可以了)。在瓶子里倒入1到1.5杯的醋。开始喷发时,在瓶子里放一颗小苏打“炸弹”,在一小张纸巾里放一汤匙小苏打,用线把两端扎紧。你应该看到瞬间喷发!小苏打是一种碱中和醋中的酸这会释放出二氧化碳气体,导致你的火山发出嘶嘶声。(在酸性溶液中加入碱会使其中和,而在碱性溶液中加入酸会使其中和。)

另一个反应实验在美国,在透明塑料薄膜罐(瓶盖盖在里面,而不是盖在外面)的底部放一片Alka-Seltzer药片。将容器装满温水,然后迅速盖上盖子,观察酸碱反应!

pH值范围是用来测量溶液中H+离子的量。酸的pH值低于7;碱的pH值大于强酸的pH值最低(0-4),强碱的pH值最高(10-14)。中性溶液的pH值为7,既不酸性也不碱性。蒸馏水是中性的,因为H+和OH-离子是平衡的。

石蕊是一种天然的酸碱指示剂,提取自一种地衣。如果你有红色的蓝色的石蕊试纸,可以测试不同的溶液是酸还是碱。蓝色石蕊试纸转动红色的当溶液呈酸性时;红色石蕊试纸转动蓝色的在基本解决方案。试着测试窗户清洁剂、马桶清洁剂、橙汁和苹果汁——分别倒一点到不同的试管、小玻璃杯或罐子里。用石蕊试纸来确定哪些是酸,哪些是碱。以下是你可能测试的其他一些物质的pH值:柠檬汁(2)、醋(3)、牛奶(6)、蛋白(8)、小苏打(9)和氨(10)。人体血液的理想pH值为7.4;即使是轻微的波动也会严重影响我们的身体。

你也可以制作自己的pH指示剂用搅拌机将切碎的红卷心菜和两份沸水混合,用果汁测试不同的溶液。酸会将指示器中的色素变成红色;碱基会使颜料变蓝或黄绿色。

科学课:好水

水有时看起来平淡乏味,但它确实有一些有趣的物理特性!水在冰点的重量约为每立方英尺62磅;它在0摄氏度结冰,在100摄氏度沸腾;它占我们身体成分的60%,血液的83% !至于它能做什么,水被称为普遍的溶剂“因为它比任何其他液体都能溶解更多的物质,甚至是最强的酸。

水的化学成分是H2O两个氢原子和一个氧原子。这些原子结合在一起形成水分子的方式使水具有了特殊的性质。两个氢原子与氧形成弱氢键;它们像米老鼠的耳朵一样附着在分子的顶部。

这种分子结构形成了水分子极性或吸引其他原子的不平衡电荷。有两个氢原子的分子的末端带正电。氧的另一端带负电荷。就像在磁铁中,北极被南极吸引(相反的吸引),水分子的正极将与其他分子的负极连接。

水是唯一的天然物质都能存在于物质的三种状态中——固体、液体和气体——处于地球上正常的温度。许多其他物质必须经过过热或冷却才能改变状态。固态水(即冰)的密度小于液态,这就是冰漂浮的原因。

极地物质很容易溶于水,即“万能溶剂”。这是因为极性分子的一端带更多的正电荷,另一端带更多的负电荷。极性分子的正电端会被水分子的负电端吸引,反之亦然。同样,正离子被水分子的负极所吸引,反之亦然。正是这种分子引力使得如此多的物质容易溶于水——分子被水分子包围着。石油和其他非极性溶液没有带正电或负电的末端,所以水分子会相互吸引,而不是油分子。这就是油不溶于水的原因。

值得注意的科学家:汉弗莱·戴维爵士(1778-1829)

戴维于1778年12月17日出生在英格兰的康沃尔郡。他在那里接受教育,父亲去世后,他成为一名外科医生兼药剂师的学徒。几年后,他搬到布里斯托尔,成为一家医疗机构的负责人。22岁时,他写道研究,化学和哲学关于他关于一氧化二氮(后来被称为笑气)作用的研究。他用这种气体做实验,甚至自己也吸入了这种气体——据说这是导致他在生命即将结束时患上疾病的原因之一。

他接下来做的是电化学。他对电解(通过电流使物质分解为若干部分)的运用使他正确地提出化合物中的元素是由电的力量结合在一起的。

戴维分离出了钠、镁、钾、钙、硼(连同吕萨克)和钡元素。他还确定氯是一种元素而不是一种氧化合物,并给它起了名字(以希腊文“黄绿色”命名)。他用碘做实验,证明了钻石是由碳构成的,并正确地提出酸中含有氢。总的来说,戴维分离出的元素比20年前任何一位化学家分离出的元素都要多th世纪。

虽然戴维以他在化学方面的工作而闻名,但他更出名的是发明了一种安全的矿灯。煤矿中的甲烷气体在与矿工用来照明的蜡烛的火焰接触时发生爆炸,造成人员死亡和财产损失。戴维被要求找到一个解决办法。他设计了一盏灯,用细细的金属丝网围绕着火焰。还能发出一些光,但火焰只在气体进入灯的那个房间里引起了有限度的爆炸;纱布阻止火焰的热量向外部气体扩散。戴维的方法后来被用于矿井照明的改进。

在他的一生中,戴维被授予许多荣誉。1803年,他被选为皇家学会的会员;两年后,他获得了久负盛名的科普利奖章;1820年,他当选为总统。此外,他还获得了拿破仑·波拿巴(Napoleon Bonaparte)的奖励,后者对他在电化学方面的工作印象深刻。1812年,他被摄政王授予爵位(当时乔治三世正遭受精神错乱的折磨),并获得了男爵爵位。

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