Реферат на тему кислоты в природе

Обновлено: 05.07.2024

Кислоты имеют разное строение, разные функции, цвета, общие и специфические химические свойства. Они участвуют в разных процессах. Один из которых электролитическая диссоциация – процесс распада электролита на ионы, при растворении в воде или расплавлении. Кислоты бывают сильные и слабые. Но сильные и слабые они не от того, что они могут растворять металлы и прожигать дыры в одежде, а от способности кислот отдавать протоны основаниям.

Задачи реферата – рассмотреть классификацию кислот и их свойства; кислоты с точки зрения электролитической диссоциации; учёных, внесших вклад в изучение кислот; биологическое значение кислот в живых организмах, роль pH в живых организмах.

§1. Кислоты и их свойства.

1.1. Определение кислот.

Существуют разные определения кислот:

1. В 1887 году шведский учёный Сванте Аррениус 1 в рамках разработанной им теории электролитический диссоциации дал определение кислотам. Кислота – это вещество, при диссоциации которого в водном растворе образуются ионы H + , которые дают кислый вкус кислотам, оказывают действие ни индикаторы и металлы[4] . Теория Аррениуса справедлива только в отношении разбавленных растворов кислот и оснований и ограничивается только водными растворами.

В рамках теории электролитической диссоциации кислота — это электролит, при электролитической диссоциации которого из катионов образуются лишь катионы водорода и анион кислотного остатка.

Параллельно с теорией Аррениуса разработана теория сольвосистем, начало которой положили работы американских химиков Кэди и Франклина 2 , опубликованные в 1896—1905 гг., кислота — это соединение, которое даёт в растворе те положительные ионы, которые образуются при собственной диссоциации растворителя (Н₃ О + , NH₄ + ). Это определение хорошо тем, что не привязано к водным растворам.

2. В основе одной из современных представлений о кислотах и основаниях лежит протонная теория, предложенная в 1923 году независимо Дж.Брёнстедом 3 и Т. Лоури 4 . Согласно этой теории, кислота — любая частица (молекула или ион), являющаяся донором протона:

Протонная теория не отвергает теорию Аррениуса, но расширяет её. По Аррениусу, основание считалось соединение, диссоциирующие в водном растворе с отщепление ионов OH - . В итоге появилось новое представление об основаниях как о веществах, способных присоединять к себе протоны.

3. Американский учёный Г.Льюис[5] в 1923-1926 гг. выдвинул электронную теорию кислот и оснований. По определению Льюиса, кислота — это электролит (вещество, участвующее в реакциях с переходом электрона, т.е которое проводит электрический ток), принимающий электронную пару в реакции с основанием, то есть веществом, отдающим электронную пару, т.е. кислота – акцептор электронной пары.

В качестве примера рассмотрим образование хлорида аммония в газовой фазе:

Атом азота выступает в данном случае донором (отдает электронную пару), а ион H + , отщепившийся от молекулы хлороводорода, является акцептором.

Существует много теорий кислот и оснований. Они не противоречат друг другу, а рассматривают проблему кислотно-основного взаимодействия с разных точек зрения, дополняя и взаимно обогащая друг друга.

§1.2. Классификация кислот.

В основу классификации кислот могут быть положены различные признаки:

1. По наличию атомов кислорода:

Соединения этой группы являются бинарными, т.е. состоят из двух химических элементов, один из которых водород, а другой неметалл. Например, HCl ( соляная кислота), H₂ S (сероводородная кислота);

б) Кислородосодержащие (оксокислоты).

В этих соединениях обязательно присутствует кислород. Например, азотная кислота - HNO_3.

2. По числу атомов водорода, способных к отщеплению в водном растворе:

а) Одноосновные. Например, HNO₃ – азотная кислота;

б) Двухосновные. Например, H₂ SO₄ – серная кислота, H₃ PO₃ - фосфористая кислота;

Несмотря на то, что фосфористая кислота содержит три атома водорода, она двухосновная, т.к. третий атом водорода не отщепляется в водных растворах.

в) Трёхосновные. Например, H₃ PO₄ - фосфорная кислота.

Ортофосфорная кислота диссоциирует ступенчато в водном растворе:

Одноосновные Двухосновные H₃ PO₄

3. По силе (электролитическая диссоциация)

а) Сильные электролиты— электролиты, практически полностью распадающиеся в водном растворе на ионы. Например, HNO₃ - азотная кислота;

б) Слабые электролиты — вещества, которые при растворении в воде распадаются на ионы лишь частично (уксусная кислота ).

4. По устойчивости

а) Устойчивые . Например,H₂ SO₄ – серная кислота;

б) Неустойчивые (H₂ CO₃ - угольная кислота), т.е. при взаимодействии с разными веществами разлагается на воду и/или газ.

5. По происхождению

а) Неорганические. Например, HBr – бромистоводородная кислота, HCl –соляная кислота;

б) Органические. Самыми важными являются карбоновые кислоты, т.е. кислоты, содержащие карбоксильную группу – COOH, соединенную с углеводородным радикалом. Различают монокарбоновые ( имеют одну карбоксильную группу ,например, муравьиная и уксусная кислоты), дикарбоновые ( две такие группы, например, щавельная и янтарная кислоты) и поликарбоновые (много групп) кислоты.

а) Летучие, т.е которые существуют не только в жидком состоянии, но и в газообразном, например H₂ S – сероводородная кислота, HCl – соляная кислота;

б) Нелетучие, например, серная кислота H₂ SO₄ .

7. По растворимости в воде

а) Растворимые, например, HCl – соляная кислота;

б) Нерастворимые, например, кремниевая кислота H₂ SiO₃ .

Кислот очень большое количество и их можно разделить на группы в зависимости от их свойств и состава.

§1.3. Химические свойства кислот.

Растворы кислот имеют сходные химические свойства, так как они содержат H + :

1. Диссоциируют на катион водорода и анион кислотного остатка.

2. Измененяют окраску индикаторов.

Кислота+ лакмус → розовая окраска

+ метилоранж → красная окраска

+ фенолфталеин → бесцветная окраска

3. Металлы, стоящие в ряду активности до водорода, вытесняют его из раствора кислоты (кроме азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной кислоты), если образующаяся соль растворима и выделяется газ - водород:

Mg 0 +2H + +2Cl - = Mg 2+ +2Cl - +H₂

Mg 0 +2H + = Mg 2+ +H₂

4. Взаимодействуют с основными оксидами с образованием соли и воды.

CaO+2H + +2Cl - = Ca 2+ +2Cl - +H₂ O

CaO+2H + = Ca 2+ +H₂ O

5. Взаимодействуют с щелочами с образованием соли и воды. Эта реакция называется реакцией нейтрализации.

Na + +OH - +H + +Cl - = Na + +Cl - +H₂ O

6. Взаимодействуют с нерастворимыми в воде основаниями с образованием растворимой в воде соли и воды.

7. Взаимодействуют с амфотерными оксидами с образованием соли и воды

ZnO+2H + = Zn 2+ + H₂ O

8. Взаимодействуют с солями, при условии если в продуктах выпадает осадок и (или) выделяется газ.

Ba 2+ +2Cl - +2H + +SO₄ 2- = BaSO₄ +2HCl

9. Для органических кислот характерна реакция этерификации (взаимодействие со спиртами с образованием сложного эфира и воды):

Но есть кислоты, которые обладают специфическими свойствами, например концентрированная азотная (HNO₃ ) и серная кислота (H₂ SO_4конц ), соляная кислота(HCl):

1. Концентрированная азотная кислота (HNO_{3 конц} .):

а) При взаимодействии с малоактивными и неактивными металлами восстанавливается до NO₂

б) При взаимодействии с неметаллами образуется NO₂

2. Соляная кислота (HCl):

а) Взаимодействие с аммиаком

б) Взаимодействие с органическими соединениями: аминами и аминокислотами.

3. Концентрированная серная кислота (H₂ SO_4конц )

а) Она окисляет многие металлы. Продуктами восстановления кислоты обычно являются оксиды серы (IV), сероводород и сера.

б) Концентрированная серная кислота может окислять неметаллы

Вывод :

Кислоты имеет большое количество химических свойств. Общие свойства кислот обусловлены наличием H + , специфические свойства обусловлены кислотным остаткоми и концентрацией кислоты.

§1.4. Получение кислот:

Бескислородные кислоты могут быть получены при непосредственном соединении неметаллов с водородом.

Кислородосодержащие кислоты, кроме кремниевой кислоты (H₂ SiO₃ ), могут быть получены при взаимодействии кислотных оксидов с водой.

По реакциям обмена между солями и другими кислотами.

Могут быть использованы окислительно-восстановительные реакции.

§2. Определение кислотности среды и силы кислот.

Растворы кислот имеют кислый вкус. Теория электролитической диссоциации объясняет его наличием ионов водорода, образующихся в их растворах, т.е. эти растворы называют кислотными или они имеют кислотную среду. Чем больше ионов H + содержится в растворе, тем выше кислотность среды. Кроме кислотной среды существует ещё нейтральная и щелочная.

Кислотность среды количественно характеризуют водородным показателем pH, связанным с концентрацией ионов водорода. В нейтральных водных растворах pH=7, в кислотных растворах pH 7.Чем больше в растворе ионов водорода, тем меньше pH и тем более кислотную среду имеет раствор.

Вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр.

Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёреном Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода. Сёренсен открыл его в период работы над технологией производства пива.

Кислоты бывают сильные и слабые. Силу кислот химики связывают со способностью кислот отдавать протоны основаниям. Чем слабее удерживает свой протон кислота, тем меньше энергии затрачивает основание на отрыв этого протона, тем сильнее считается кислота. Как раз с помощью значения водородного показателя pH можно определить является ли данная кислота сильной или слабой (см. таблицу 1).

Органические кислоты как широко распространенная в растительном и животном мире группа соединений, содержащих одну или несколько карбоксильных групп. Функции кислот и их классификация. Нарушение равновесия кислотно-щелочного соотношения в организме.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	07.12.2013
Размер файла	128,5 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Органические кислоты

органический кислота карбоксильный щелочной

Органические кислоты - широко распространенная в растительном и животном мире группа соединений, содержащих одну или несколько карбоксильных групп -СООН.

В растительных продуктах чаще всего встречаются органические кислоты (их ещё называют фруктовыми) - яблочная, лимонная, винная, щавелевая, пировиноградная, молочная, салициловая, муравьиная, уксусная кислоты и другие. В животных продуктах распространены молочная и другие кислоты.

Фруктовые кислоты содержатся во всех органах растений в свободном состоянии или в виде солей, эфиров и т.п. В плодах они находятся преимущественно в свободном состоянии, в то время как в других частях растений преобладают связанные формы. Наиболее распространены яблочная, лимонная, виннокаменная, щавелевая и другие. Эти кислоты формируют вкус растительной пищи.

2. Функции кислот

Основная функция органических кислот, входящих в состав пищи, связана с участием в процессах пищеварения.

Они снижают рН среды, способствуя созданию определенного состава микрофлоры,

ь активно участвуют в энергетическом обмене веществ (цикл Кребса),

ь стимулируют сокоотделение в желудочно-кишечном тракте,

ь улучшают пищеварение,

ь активизируют перистальтику кишечника, способствуя снижению риска развития многих желудочно-кишечных и других заболеваний,

ь тормозят развитие гнилостных процессов в толстом кишечнике.

Важнейшей функцией органических кислот является ощелачивание организма.

3. Классификация органических кислот

По числу карбоксильных групп карбоновые кислоты делятся на:

Ш Монокарбоновые или одноосновные (уксусная кислота)

Ш дикарбоновые или двухосновные (щавелевая кислота)

В зависимости от строения углеводородного радикала, с которым связана карбоксильная группа, карбоновые кислоты делятся на:

Ш Алифатические (уксусная или акриловая)

Ш ациклические (циклогексанкарбоновая)

Ш Ароматические (бензойная, фталевая)

По своим свойствам кислоты делятся на летучие и нелетучие.

К летучим относятся уксусная, пропионовая, масляная и некоторые другие кислоты. Они легко испаряются, имеют резкий запах.

Все другие органические кислоты - нелетучие.

Большую группу органических кислот составляют карбоновые кетокислоты, которые кроме группы - СООH содержат карбонильную группу (кетогруппу).

В основе названий карбоновых кислот лежат названия соответствующих углеводородов. Наличие карбоксильной группы отражается окончанием -овая. Карбоновые кислоты часто имеют тривиальные названия: муравьиная, уксусная и др.

Органические кислоты - крайне важные для нашего организма растительные вещества. Основными источниками органических кислот являются всеми нами любимые фрукты и овощи.

В таблице приведены систематические и тривиальные название кислот:

Органические кислоты не относят к незаменимым веществам. Однако после приема многих из них, особенно яблочной, лимонной и уксусной, повышается выделение желудочного сока, улучшается процесс пищеварения, а также моторика желудочно-кишечного тракта. Под действием органических кислот снижается рН (показатель кислотности) среды внутри кишечника. Благодаря этому подавляется рост патогенной гнилостной микрофлоры.

В приведенной ниже таблице указано в каких продуктах питания содержатся определенные органические кислоты и какое действие они оказывают на наш организм.

Действие на организм

Продукты питания, в которых содержатся органические кислоты

Бензойная и салициловая

Клюква, брусника, груши, сливы, корица

Урсоловая и олеиновая

Расширяют венозные сосуды сердечной мышцы препятствует атрофии скелетных мышц при старении организма, способствует снижению веса и уровня сахара в крови

Яблочная кожура, плоды боярышника, брусника, гранат, трава лаванды, малина, облепиха, рябина

Уроновые кислоты (в пектинах, камедях)

Утилизирует лишний холестерин, соли тяжелых металлов, радионуклиды, балластные продукты, образованные обменом веществ, способствуют образованию аскорбиновой кислоты в организме

Многие фрукты и овощи, содержащие пектины

Янтарная кислота (вырабатывается в организме человека)

Стимулирует выработку единственного вещества (аденозинтрифосфата АТФ), снабжающего клетки энергией, стимулирует клеточное дыхание, является антиоксидантом, снимает похмельный синдром

Черный хлеб, сыр, морские моллюски, свекла, семена подсолнечника, ячменя, незрелые ягоды крыжовника, винограда, кисло-молочных продукты, квашеные овощи и фрукты

Подавляет аппетит, замедляет превращение избыточных углеводов в жиры, повышает энергетический потенциал организма, способствует снижению уровня холестерина в крови, уменьшает ожирение печени.

Основной компонент гарцинии камбоджийской

Сдерживает превращение углеводов в жиры, предупреждая тем самым ожирение, атеросклероз.

В больших количествах содержащаяся в капусте, огурцах, айве, кабачках, баклажанах

Оказывают противовирусное и противогрибковое действие, а также используются в качестве антиокислителей в пищевой промышленности.

Кофейная и другие оксикоричные кислоты

Желчегонное, противовоспалительное действие

Содержатся в листьях подорожника, мать-и-мачехи, побегах топинамбура и артишока

Бензойная и салициловая кислоты

Антисептическое, жаропонижающее действие

Содержатся в цветках ромашки, таволги, в коре белой ивы, черной и красной смородине, малине

Яблочная, винная, лимонная, оксикарбоновая кислоты

Принимают участие в ощелачивании организма, снижают риск синтеза в организме канцерогенных нитрозаминов, а значит и риск развития онкологической патологии.

Во многих фруктах и овощах

Уроновые кислоты и их производные (пектин)

Обладают детоксикационными свойствами - выводят из организма продукты обмена веществ, соли тяжелых металлов, радионуклиды, холестерин

Содержатся в мякоти плодов и ягод (яблок, айвы, груш, абрикосов, крыжовника, малины, вишни, персика и др.),

Молочная кислота образуется при молочнокислом брожении сахаров, в частности в прокисшем молоке, при брожении вина и пива

Таким образом, органические кислоты чрезвычайно важны для нормального функционирования организма человека. Именно поэтому они должны ежедневно поступать в организм в составе продуктов питания.

Для большинства овощей (капуста, лук репчатый, огурцы свежие, перец сладкий и др.) количество кислот составляет от 0,1 до 0,3 г на 100 съедобной части.

Повышенным содержанием органических кислот отличаются щавель (0,7 г), томаты грунтовые (0,8 г), ревень (1,0 г).

В ягодах и фруктах содержание органических кислот варьируется:

в айве, алыче, ананасах, персиках, винограде -- до 1,0 г;

в вишне, гранате, рябине черноплодной, апельсинах, мандаринах, грейпфрутах, землянике -- до 1,9 г.

Повышенным содержанием органических кислот отличаются рябина садовая (2,2 г), смородина черная (2,3 г), смородина красная (2,5 г), клюква (3,1 г), лимон (5,7 г).

Молоко и кисломолочные продукты также являются источниками органических кислот.

Органические кислоты в организме человека расщепляются, как правило, с образованием угольной кислоты. Лимонная и уксусная кислоты частично выводятся из организма через почки. Поэтому в почках, а также мочевыводящих путях они могут снижать рН до значений 4-5, способствуя растворению камней и песчинок карбонатной и оксалатной природы. Однако при таком же значении кислотности среды ухудшается растворимость мочекислых солей. Получается, что лимонная и уксусная кислоты являются вредными для людей, которые страдают от мочекаменной болезни и нарушения обмена уратов (солей мочевой кислоты). В свою очередь при фосфатных и оксалатовых камнях лимонная и уксусная кислоты являются полезными. В то же время, щавелевая кислота в крови, кишечнике, частично в почках может связываться с солями кальция, что способствует образованию оксалатов. Отрицательное действие щавелевой кислоты состоит в том, что эта кислота нарушает всасывание кальция в кишечнике, а в почках повышает количество оксалатов, способствуя их выведению в виде осадка. Исходя из этого, длительный прием фруктов и овощей, которые содержат щавелевую кислоту (ревень, щавель, инжир, помидоры), может способствовать образованию оксалатовых камней. Прием яблочного и лимонного уксуса, добавление уксусной эссенции в салаты предупреждает негативное воздействие щавелевой кислоты.

Знание особенностей обмена и действия органических кислот весьма важно для профилактики почечнокаменной болезни. Поэтому разумное соблюдение режима питания и их потребления способствует предупреждению образования камней.

4. Заболевания

Организм человека имеет определенное кислотно-щелочное соотношение. Оно зависит от количества положительно заряженных частиц(ионов) и отрицательно заряженных ионов. Положительно заряженные ионы создают кислую среду, отрицательно заряженные ионы создают щелочную среду. Организм человека постоянно сохраняет этот баланс, который колеблется в пределах рН 7,36 - 7,42. Нарушение этого равновесия приводит к различным заболеваниям:

Повышенная кислотность в организме(называется ацидоз) возникает при избытке мяса, рафинированных углеводов, недостатке овощей и фруктов. При повышенной кислотности снижается эффективность усвоения микроэлементов магния, калия, кальция, натрия. Следствием этого может быть заболевание сердечно-сосудистой системы, почек, мочевого пузыря, снижение иммунитета, набор лишнего веса, диабет, остеопороз и хрупкость костей, боль в суставах и мышцах из-за накопления молочной кислоты, оксидативный стресс, приводящий к раку.

Употребление алкоголя может нарушить кислотно-щелочной баланс в сторону кислой среды.

Людям, страдающим диабетом, необходимо особенно тщательно контролировать своё кислотно-щелочное равновесие, так как диабет может нарушить его.

При повышенной щелочности организма (называется алкалоз) происходит плохое усвоение необходимых для организма минералов. Это нарушение также вредно для организма, так как ухудшает состояние организма. Пища усваивается медленно, токсины, образующиеся при распаде белков, из кишечника попадают в кровь, возникает нарушение работы печени, болеет кожа. Активизируется деятельность паразитов, возникают аллергические реакции, обостряются хронические заболевания. Работа кишечника нарушается.

Многие болезни, как и преждевременное старение, сопровождаются и усугубляются ацидозом

Избыточное ощелачивание организма может произойти при приеме некоторых лекарств, в состав которых входит щелочь.

5. Содержание органических кислот в овощах, фруктах, ягодах, грибах

Цель работы: Выяснить какие кислоты окружают нас в повседневной жизни.

Задачи: Изучить кислоты

1. входящие в состав живых организмов,

2. которые содержаться в окружающей среде,

3. используемые в медицине,

4. применяемые в быту,

5. входящие в состав пищевых продуктов.

Объект исследования: Органические и неорганические кислоты.

Предмет исследования: Кислоты, окружающие нас в повседневной жизни.

Методы исследования: Изучение научно-популярной литературы. Исследование рН кислот, входящих в состав пищевых продуктов, чистящих средств, медицинских препаратов.

Актуальность: Кислоты – необходимые для жизни человека химические соединения. Вместе с едой мы получаем растительные и животные белки, которые расщепляются на отдельные аминокислоты. Их них в каждом организме строятся свои белковые структуры, свои живые ткани. Органические кислоты в свободном виде поступают в человеческий организм с молочнокислыми продуктами, ягодами, фруктами, овощами. Некоторые из них являются витаминами, например, аскорбиновая, фолиевая, никотиновая и др. Молочная кислота образуется в мышцах при физической нагрузке.

Серная, азотная, соляная и фосфорная кислоты – важнейшие продукты химической промышленности. В наших квартирах можно встретить кислоты, и чтобы от них нам не было вреда, очень важно знать, как с ними обращаться и можно ли их заменить на менее вредные для здоровья средства.

Кислоты в природе постоянно присутствуют вокруг нас. Например, дождевая вода на первый взгляд кажется чистой. На самом деле за счет растворения углекислого газа из атмосферы она является раствором угольной кислоты. После грозы в дождевой воде оказывается еще и азотная кислота. Извержения вулканов и сгорание топлива способствуют появлению в дождевой и снеговой воде серной и сернистой кислот. Борная кислота встречается в виде минерала сассолина в горячих источниках и минеральных водах.

Кислоты в животном мире:

Муравей впрыскивает в ранку при укусе яд, содержащий муравьиную кислоту, ее выделяют некоторые гусеницы, пчелы. Она содержится в стрекательных клетках медуз. Тропический паук стреляет во врагов струйкой жидкости, содержащей уксусную кислоту.

Кислоты в растительном мире: лимонная кислота в наибольшей концентрации содержится в ряде растений: в ягодах, плодах цитрусовых, хвое, и недозрелых лимонах; яблочная кислота - в незрелых яблоках, винограде, малине, рябине и других кислых растениях; муравьиная кислота обнаружена в хвое, крапиве, фруктах; синильная кислота (сильнейший яд) содержится в небольших количествах в косточках слив, вишен или миндаля; винная кислота - в кислом соке многих фруктов (например, в винограде); аскорбиновой кислотой наиболее богаты плоды свежего шиповника, чёрной смородины и облепихи; фолиевая кислота в значимых количествах содержится в зелёных листовых овощах, в некоторых цитрусовых, в бобовых.

Применение кислот в быту: щавелевая используется в бытовой химии, борная - для борьбы с тараканами, соляная применяется в слабых растворах при чистке и удалении пятен, уничтожении накипи, уксусная и лимонная кислоты применяются для удаления пятен от ржавчины на хлопчатобумажных, льняных и шерстяных тканях.

Применение кислот в пище: лимонная широко используется как вкусовая добавка,

Применение кислот в медицине: лимонная улучшает энергетический обмен, что способствует ускорению метаболизма; под действием соляной кислоты погибают большинство бактерий, попавших в желудок с пищей. Щавелевая используется как противоцинготное средство, для улучшения пищеварения, поднятия аппетита, яблочная - для производства слабительного и лекарств от хрипоты, аскорбиновая применяется как общеукрепляющее и стимулирующее иммунную систему средство при различных болезнях.

Применение кислот в промышленности: азотная используется для производства удобрений, красителей, лаков, лимонная - в нефтяной промышленности при бурении нефтяных и газовых скважин для нейтрализации цемента в растворе, синильная используются в производстве ароматических веществ, химических волокон, органического стекла, фосфорная - в составах для обезжиривания металлических поверхностей перед нанесением защитных покрытий.

Я проводила исследование рН кислот с помощью универсального индикатора. Результаты сравнивала по специальной шкале, приведенной на тубе с полосками индикаторной бумаги. Для этого нужно полоску индикаторной бумаги обмакнуть в исследуемый раствор, положить на белую непромокаемую подложку и быстро сравнить окраску полоски с эталонной шкалой.

Для исследования среды чистящих и моющих средств с помощью универсального индикатора определяла рН концентрированных растворов синтетических моющих веществ и растворов разбавленных десятикратно.

Вывод: В исследованных чистящих и моющих средствах не содержатся кислоты. Моющее действие этих средств основано на содержащихся в них щелочах.

При исследовании среды кислот, входящих в состав медицинских препаратов с помощью универсального индикатора определяла рН растворов. Для этого к одной части порошка препарата добавляла 10 частей воды. Исследовала, как изменяется окраска универсального индикатора в растворах препаратов.

Вывод: Наиболее сильной из исследуемых кислот является аскорбиновая кислота, наименее сильной – стеариновая кислота.

Для исследования среды кислот, входящих в пищевые продукты, были взяты свежевыжатые соки различных фруктов и овощей. С помощью универсального индикатора определяла рН концентрированных соков и растворов разбавленных десятикратно. Исследовала, как изменяется окраска универсального индикатора в соках.

Вывод: Кислотность соков апельсина и яблока оказалась одинаковой, а кислотность скисшего молока на единицу меньше.

В заключение хотелось бы сказать, что в результате проделанной работы я получила навыки исследователя, узнала много нового о кислотах. Своими исследованиями хочу поделиться со сверстниками и в дальнейшем продолжить работу по изучению других веществ.

Учебный проект выполнен ученицей 8 класса. Данную информацию можно использовать в качестве дополнительного материала на уроках химии в 8 классе.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Кислоты в природе и дома

Ладина Ольга Владимировна,

Миасский городской округ, 2018

Кислоты в природе

Определение среды раствора моющих средств.

Определение среды раствора сока фруктов.

Определение среды раствора медицинских препаратов.

Список использованной литературы

Кислоты — сложные вещества, которые состоят из атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и кислотных остатков. Кислоты – необходимые для жизни человека химические соединения. Вместе с едой мы получаем растительные и животные белки, которые расщепляются на отдельные аминокислоты. И в каждом организме строятся свои белковые структуры, свои живые ткани. Органические кислоты в свободном виде поступают в человеческий организм с молочнокислыми продуктами, ягодами, фруктами, овощами. Некоторые из них являются витаминами, например, аскорбиновая, фолиевая, никотиновая и др. Молочная кислота образуется в мышцах при физической нагрузке.

Актуальность: На уроках химии мы изучали классификацию неорганических веществ. Одним из классов сложных неорганических веществ являются кислоты. Меня заинтересовал вопрос: могу ли я встретить кислоты дома и в природе?

Цель: Узнать, какие кислоты встречаются в природе, а с какими мы встречаемся дома.

Поставленная цель предполагает решение следующих задач:

Выявить кислоты, используемые в быту. Описать области их применения.

Выявить кислоты, которые встречаются в природе.

Выяснить, какую роль играют кислоты в природе.

Выступить перед восьмиклассниками.

Объект исследования: кислоты.

Предмет исследования: свойства и применение кислот.

Методы исследования: поиск информации, анализ, обобщение.

Основная часть

Кислоты в природе

Кислоты постоянно присутствуют вокруг нас. Например, дождевая вода на первый взгляд кажется чистой. На самом деле в ней присутствует немало других веществ. За счет растворения углекислого газа из атмосферы она является раствором угольной кислоты:

После летней грозы в дождевой воде оказывается еще и азотная кислота:

Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, это приводит к угнетению лиственного и хвойного покрова растений, хрупкости ветвей кустарников и деревьев. Особенно страдают хвойные деревья, так как хвоя сменяется реже, чем листья, и, следовательно, накапливает больше вредных веществ, хвоя желтеет, у лиственных деревьев изменяется окраска листьев. Хвоя и листья преждевременно опадают, часть кроны гибнет, происходит ее разреживание, повреждается кора и мелкие корни. Развивается суховершинность на больших площадях, леса высыхают. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит.

У сельскохозяйственных культур повреждаются покровные ткани, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

В городах кислотные осадки ускоряют процессы разрушения сооружений из мрамора и бетона, памятников и скульптур, а также разрушаются металлические конструкции.

Муравьиная кислота.

В природе муравьиная кислота обнаружена в хвое, крапиве, фруктах, пчёл и муравьёв. Муравьиная кислота есть в крапиве, это из-за нее мы испытываем чувство жжения при контакте с растением. Некоторые насекомые (пчелы и муравьи) используют муравьиную кислоту для защиты. Муравей впрыскивает в ранку при укусе яд, содержащий муравьиную кислоту.

Лимонная кислота.

Лимонная кислота содержится в различных фруктах, в большом количестве — в цитрусовых (примерно 5 % в плодах и 9 % в соке). Особенно много её в китайском лимоннике и недозрелых лимонах.

Лимонная кислота участвует в цикле трикарбоновых кислот — ключевом этапе дыхания клетки, поэтому в определённой концентрации она содержится почти во всех животных и растениях.

Яблочная кислота.

Яблочная кислота содержится в незрелых яблоках, винограде, рябине, барбарисе, малине, апельсине, мандарине, лимоне.

Щавелевая кислота.

Некоторые растения, например, в листьях щавеля или ревень, содержат довольно много щавелевой кислоты и ее ионов. В листьях ревеня ее столько, что ими можно даже отравиться.

Молочная кислота.

Кислоты в быту

Борная кислота

Лимонная кислота

Лимонная кислота - трёхосновная карбоновая кислота. Имеет химическую формулу C₆H₈O_7. Сама кислота, как и её соли, широко используется как вкусовая добавка, регулятор кислотности и консервант в пищевой промышленности (пищевые добавки E330—Е333), для производства плавленых сыров, напитков, сухих шипучих напитков. Применяется в медицине, в том числе в составе средств, улучшающих энергетический обмен. Широко используется в бытовой химии в качестве очистительного средства.

Муравьиная кислота

Органическое соединение, первый представитель в ряду насыщенных одноосновных карбоновых кислот. Имеет химическую формулу CH₂O_2. В пищевой промышленности добавка Е236 используется как консервант при производстве безалкогольных напитков и консервированных овощей. Основное полезное свойство муравьиной кислоты – замедление процессов распада и гниения, соответственно, увеличение срока годности и использования продуктов.

Салициловая кислота

Салициловая кислота - фенольная кислота или гидроксибензойная. Имеет химическую формулу C₇H₆O₃. Обладает сильными антисептическими и дезинфицирующими свойствами. Применяется в химико-фармацевтической, парфюмерной промышленности, а также в медицине.

Салициловая кислота обладает слабыми антисептическими, раздражающими свойствами и применяется в медицине наружно в мазях и растворах при лечении кожных заболеваний.

Аскорбиновая кислота.

Органическое соединение с формулой C₆H₈O₆, является одним из основных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Аскорбиновая кислота и её натриевая, кальциевая и калийная соли применяются в пищевой промышленности в качестве антиоксидантов Е300 — E305, предотвращающих окисление продукта. Применяется как общеукрепляющее и стимулирующее иммунную систему средство при различных болезнях (простудные, онкологические и т. д.), а также профилактически при недостаточном поступлении с пищей, например, в зимне-весенний период. Аскорбиновая кислота вводится также при отравлении угарным газом, метгемоглобинобразователями в больших дозах — до 0,25 мл/кг 5 % раствора в сутки. Препарат является мощным антиоксидантом, нормализует окислительно-восстановительные процессы.

Соляная кислота.

Уксусная кислота.

Слабая, предельная одноосновная карбоновая кислота. Имеет химическую формулуCH₃COOH. Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ. Уксусная и лимонная кислоты применяются для удаления пятен от ржавчины на хлопчатобумажных, льняных и шерстяных белых тканях.

Практическая часть

Наличие кислоты в растворе можно определить с помощью универсальной индикаторной бумаги.

В кислой среде индикаторная бумага окрашивается в красный цвет.

Я решила проверить присутствие кислот в растворах моющих средств, во фруктах и в лекарственных препаратах.

Опыт №1. Моющие средства

Я приготовила два раствора моющих средств: мыльный раствор и раствор средства для мытья посуды. Опустила в них полоску индикаторной бумаги. Бумага окрасилась в синий цвет. Значит растворы моющих средств не содержат кислоту. Они имеет щелочную среду. (приложение №1 и №2.)

Опыт №2. Фрукты

Затем я взяла яблоко и лимон. Выжала из них сок. Также опустила полоску индикаторной бумаги. В соке лимона она окрасилась в ярко – красный цвет. В соке яблока она приобрела оранжевый цвет. Значит и в лимоне, и в яблоках кислота есть. Но содержание кислоты выше в лимоне. (приложение №3 и №4.)

Опыт №5. Аскорбиновая кислота

Я взяла несколько драже аскорбиновой кислоты. Растворила их в воде. Опустила полоску индикаторной бумаги. И полоска окрасилась в светло – оранжевый цвет. Значит среда раствора слабокислая. (приложение №5.)

1.Актуальность: Кислоты – необходимые для жизни человека химические соединения. Вместе с едой мы получаем растительные и животные белки, которые расщепляются на отдельные аминокислоты. Из аминокислот в каждом организме строятся свои белковые структуры, свои живые ткани. Органические кислоты в свободном виде поступают в человеческий организм с молочнокислыми продуктами, ягодами, фруктами, овощами. Некоторые органические кислоты являются витаминами. В организме человека есть и неорганические кислоты. Они либо вырабатываются в организме, либо поступают с пищей. Серная, азотная, соляная и фосфорная кислоты – важнейшие продукты химической промышленности. В наших квартирах можно встретить кислоты, и чтобы они не причиняли вред нам, очень важно знать, как с ними обращаться и можно ли их заменить на менее вредные для здоровья средства.

2.Кислоты в природе.

После летней грозы в дождевой воде оказывается еще и азотная кислота. Извержения вулканов и сгорание топлива способствуют появлению в дождевой и снеговой воде серной кислоты.

4NO₂+2H₂O + O2 =4HNO₃

Извержения вулканов и сгорание топлива способствуют появлению в дождевой и снеговой воде серной и сернистойкислот.

SO₂+H₂O=H₂SO₃

SO₃+H₂O=H₂SO₄

Борная кислота встречается в виде минерала сассолина, в горячих источниках и минеральных водах.
Кислоты в животном мире.
Муравей впрыскивает в ранку при укусе яд, содержащий муравьиную кислоту, ее выделяют некоторые гусеницы, пчелы.

Тропический паук стреляет во врагов струйкой жидкости, содержащей 84% уксусной кислоты.

Плоские тысяченожки используют пары синильной кислоты.

Некоторые жуки выстреливают струйкой разбавленной серной кислоты.

Лимонная кислота. В определённой концентрации содержится в большинстве прокариотов и почти во всех эукариотах (преимущественно в митохондриях).

3.Кислоты в растительном мире

Лимонная кислота. В наибольшей концентрации она содержится в ряде растений: в ягодах, плодах цитрусовых, хвое, стеблях махорки, особенно много её в китайском лимоннике и недозрелых лимонах.

Яблочная кислота. Содержится в незрелых яблоках, винограде, барбарисе, малине, рябине, ревене и других кислых растениях.

Муравьиная кислота. Обнаружена в хвое, крапиве, фруктах.

Ботаникам известно более 800 видов растений, вырабатывающих синильную кислоту. Синильная кислота (сильнейший яд) знакома каждому, кто лакомился ядрышками косточек слив, вишен или миндаля. Количество ее мизерно, но ощутить вкус и запах можно.

Винная кислота. Содержится в кислом соке многих фруктов (например, в винограде).

Аскорбиновая кислота. Наиболее богаты аскорбиновой кислотой плоды свежего шиповника, болгарского красного перца, чёрной смородины и облепихи, яблоки содержат, перец зелёный сладкий и петрушка, брюссельская капуста, укроп и черемша, земляника садовая, цитрусовые. Недозрелые плоды грецкого ореха, хвоя сосны и пихты.

Фолиевая кислота. Фолиевая кислота в значимых количествах содержится в зелёных овощах с листьями, в некоторых цитрусовых, в бобовых, в хлебе из муки грубого помола, дрожжах, печени, входит в состав мёда.
Фрукты, овощи, содержат целый букет кислот: яблочную, щавелевую, лимонную, миндальную, масляную, кофейную, уксусную, винную, аскорбиновую и другие.
4.Воздействие кислот на окружающую среду
Соляная. В случае утечки или разлива соляная кислота может нанести существенный ущерб окружающей среде . Во-первых, это приводит к выделению паров вещества в атмосферный воздух в количествах превышающих санитарно-гигиенические нормативы, что может повлечь отравление всего живого, а также появлению кислотных осадков, которые могут привести к изменению химических свойств почвы и воды.

Во-вторых, она может просочиться в грунтовые воды, в результате чего может произойти загрязнение внутренних вод. Там, где вода в реках и озерах стала довольно кислой (рН менее 5) исчезает рыба. При нарушении трофических цепей сокращается число видов водных животных, водорослей и бактерий. В случае разлива соляную кислоту смывают с поверхностей большим количеством воды или щелочного раствора, который нейтрализует кислоту.

При попадании на металлы соляная кислота вызывает их коррозию, а, реагируя с такими веществами, как хлорная известь, диоксид марганца, или перманганат калия, образует токсичный газообразный хлор.

Серная. Природные воды имеют нейтральную, слабокислую или слабощелочную реакцию, ихрН находится в пределах 6,5-8,5. Поступление серной кислоты в поверхностные водные объекты (ручьи, реки, озера, пруды и т.д.) в виде прόливов, кислотных дождей или стоков с поверхности почвы вызывает снижение рН среды водного объекта (закисление) и тяжелые последствия для всех форм жизни. Уже при рН ≤ 5,5 пресноводные рыбы чувствуют себя угнетенно, медленнее растут, их размножение прекращается, при рН ≤ 5,0 рыбы, как правило, отсутствуют. Дальнейшее уменьшение рН приводит к гибели земноводных, затем насекомых и растений.

Прóлив отработанной серной кислоты на почву полностью уничтожает почвенную микрофлору, живые организмы, семена и корни растений и делает почву непригодной для роста и развития растений и живых организмов в будущем.

Кислотные дожди вызывают закисление почвы, что отрицательно влияет на структуру, агрегатное состояние почвы, угнетает почвенную микрофлору и растения, вызывает их гибель. Кислота увеличивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мелких корней, это приводит к угнетению лиственного и хвойного покрова растений, хрупкости ветвей кустарников и деревьев. Особенно страдают хвойные деревья, так как хвоя сменяется реже, чем листья, и, следовательно, накапливает больше вредных веществ, хвоя желтеет, у лиственных деревьев изменяется окраска листьев. Хвоя и листья преждевременно опадают, часть кроны гибнет, происходит ее разреживание, повреждается кора и мелкие корни. Развивается суховершинность на больших площадях, леса высыхают. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит. У сельскохозяйственных культур повреждаются покровные ткани, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

5.Применение кислот в быту.
Щавелевая. Используется в бытовой химии в качестве одного из основных компонентов чистящих и моющих средств.

Борная. В быту используется для борьбы с тараканами. В игре Новус борной кислотой натирают игровой стол для лучшего скольжения фишек. Соляная. Для бытовых целей применяется в слабых растворах при чистке и удалении пятен, мытье эмалированных ванн, уничтожении накипи и пр. Служит также для паяния металлов.

Уксусная и лимонная кислота применяется для удаления пятен от ржавчины на хлопчатобумажных, льняных и шерстяных белых тканях. 1 чайная ложка на 1 стакан воды, подогреть до кипения и ткань с пятном несколько раз окунуть в раствор или пятно протереть раствором, а затем кислоту тщательно смыть водой, лучше с добавлением несколько капель нашатырного спирта – для нейтрализации кислоты. Фосфорная. Широко применяется в качестве флюса - вещества, которое способно удалять окислы перед пайкой. Кроме того, ее используют для избавления от ржавчины.

Концентрированные кислоты хранят под тягой. Переливают их также под тягой, пользуясь индивидуальными средствами защиты (очки или защитная маска, резиновые перчатки, халат, резиновый фартук).
При пользовании склянкой с кислотой необходимо следить, чтобы на каждой склянке было четкое название кислоты. Наливать кислоту надо так, чтобы при наклоне склянки этикетка, во избежание ее порчи оказывалась наверху.
При разбавлении или укреплении растворов кислот льют кислоту большей концентрации; при изготовлении смеси кислот необходимо вливать жидкость большей плотности в жидкость с меньшей плотностью.
При разбавлении кислот нужно помнить правило: кислоту следует приливать тонкой струей при перемешивании в холодную воду, а не наоборот, и только в жаростойких и фарфоровых стаканах, так как при этом происходит значительное выделение тепла.
Переливать крепкие HNO3, H2SO4 и HCl можно только при включенной тяге в вытяжном шкафу. Дверцы шкафа должны быть, по возможности, прикрыты.
Наливая раствор, следует снимать пробиркой со склянки последнюю каплю реактива во избежании попадания жидкости на халат (одежду) или обувь.
При работе с крепкими кислотами необходимо одевать защитные очки, а при работе с дымящими серной и соляной кислотой, кроме очков, надевать длинный резиновый фартук и противогаз (или по крайней мере марлевую повязку, респиратор).
Налив определенную порцию кислоты, размешивают содержимое сосуда, в котором готовят раствор. Первые порции обычно делают небольшими. Во время растворения следят за температурой жидкости и не допускают перегрева, иначе сосуд может лопнуть.
Не наклоняться над сосудом, в котором нагревается жидкость, особенно с осадком, во избежание попадания брызг в лицо и глаза.
Для ознакомления с запахом веществ нельзя нюхать вещество прямо у горлышка пробирки, а нужно ладонью руки сделать движение от отверстия сосуда к носу.
В случае пролива кислоты ее необходимо убрать. Лучший способ уборки – засыпать лужу сухим кварцевым песком. Его перемешивают на месте разлива, а затем, собрав в совок, выбрасывают или зарывают в землю. После уборки песка место разлива обрабатывают 10 – 15 %-ым раствором соды, а затем моют водой.
Только в крайних случаях можно воспользоваться тряпками для уборки, т.к. некоторые кислоты (хлорная, азотная) активно взаимодействуют с органическими веществами, и в процессе реакции выделяется такое количество теплоты, что возможно воспламенение.
Необходимо быть предельно внимательными при транспортировке сосудов с кислотами. Склянку с кислотой нельзя прижимать руками к груди. Т.к. возможно расплескивание и ожоги. Наливать кислоту нужно в сосуды объемом не более 1л.

6.Первая помощь при ожогах и отравлениях кислотами

Концентрированные кислоты вызывают обезвоживание кожи и других тканей. Сильное раздражающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз оказывают дымящие кислоты (концентрированные соляная и азотная кислоты). Кислоты вызывают локальный химический ожог. Степень тяжести химического ожога зависит от силы и концентрации кислоты. Концентрированные кислот опасны еще и тем, что могут выделять едкие пары. Ледяная уксусная и муравьиная кислоты сильно раздражают дыхательные пути и слизистые оболочки глаз, являются легковоспламеняющимися жидкостями.

При попадании кислоты внутрь, ее необходимо как можно быстрее оттуда удалить, самый простой способ – вызвать рвотный рефлекс, вставив два пальца в рот и нажать на язык как можно дальше в горле, если это не получается, быстро выпить как можно больше воды и попытаться еще раз. После того как кислота удалена, надо выпить как можно больше воды и повторить рвотный рефлекс, чтобы смыть остатки кислоты с желудка и пищевода. После всех этих процедур необходимо срочно показаться врачу в травмопункте. Если вам все это удастся проделать, то считайте, что вам повезло, и концентрация кислоты была не большая, потому что сильно концентрированная кислота превратит содержимое вашего живота в кровавую кашу.

Люди, страдающие астмой, могут получить повреждения при первом же вдохе паров кислот. Пострадавшего от паров кислоты необходимо вывести из зоны задымления на чистый воздух, дать отдышаться, если необходимо сделать искусственное дыхание, после приведения в чувства следует показаться врачу. Кислоту же необходимо закрыть для устранения дальнейшего дымления.

Пораженный участок кожи промывают сильно скользящей струей холодной воды в течение 10 – 15 мин. после промывки на обожженное место накладывают пропитанную водным 2%-м раствором питьевой соды марлевую повязку или ватный тампон. Через 10 мин. повязку снимают, кожу обмывают, осторожно удаляют влагу фильтровальной бумагой или мягкой тканью и смазывают глицерином для уменьшения болевых ощущений. Если кислота успела разъесть кожу и появилась рана, рану необходимо намазать антисептиком или заживляющим составом, для этого могут подойти, например, левомеколь, синтомецин, актовегин гель и т.д., не в коем случае не следует мазать поврежденные места йодом или зеленкой.

При попадании капель кислоты в глаза их промывают проточной водой в течение 15 мин. и после этого – 2%-м водным раствором питьевой соды. После этого пострадавшего отправляют в лечебное учреждение.

Читайте также: