«Детская школа искусств» Мошенского муниципального района

Свойства кислот оснований и солей как электролитов практическая работа: §11. Практическая работа 2. Решение экспериментальных задач по теме «Свойства кислот, оснований и солей как электролитов»

Содержание

«Свойства кислот, оснований и солей как электролит»

9 класс

Практическая работа №2

Решение экспериментальных задач

по теме «Свойства кислот, оснований и солей как электролитов».

Цель работы:

  • исследование химических свойств

часто встречающихся кислот, солей и оснований,

  • усовершенствование навыков написания ионных уравнений.

Оборудование:

  • пробирки в штативе,
  • ложка для сыпучих веществ.

Реактивы:

  • Zn-
  • Zn(NO 3 ) 2 —
  • NaOH-
  • K 2 CO 3 —
  • Na 2 CO 3 –
  • MgCl 2 —
  • ZnCl 2 –
  • FeCl 3 —
  • Na 2 S –
  • CuSO 4 —
  • H 2 SO 4 —
  • HCl-
  • HNO 3 —

Техника безопасности

Техника безопасности

Техника безопасности

Техника безопасности

Ход работы:

1 задание:

Налейте в пробирку 1-2 мл разбавленной серной кислоты и опустите в неё кусочек цинка.

1 задание:

1. Напишите молекулярное и ионное уравнение соответствующих реакций: ______________________________________________________ ______________________________________________________ 2. Покажите переход электронов и объясните, что в этой реакции является окислителем

__________________________________________________ __________________________________________________

3.Наблюдения:

______________________________

2 задание:

  • Налейте в три пробирки раствор хлорида магния.
  • В первую пробирку прилейте раствор гидроксида натрия,

во вторую карбоната натрия,

в третью

нитрата цинка.

2 задание:

1. Напишите молекулярные и ионные уравнения соответствующих реакций: _____________________________________________

_____________________________________________

2. Наблюдения:

______________________________

3.Объясните, почему проведенные реакции идут до конца:

______________________________________________

3 задание:

Даны растворы:

а) карбонат калия и соляная кислота;

б) сульфид натрия и серная кислота;

в) хлорид цинка и азотная кислота.

Слейте попарно

эти растворы.

3 задание:

1. Напишите молекулярные и ионные уравнения соответствующих реакций: _________________________________________________ _________________________________________________

2.Наблюдения:

______________________________

3.Объясните, почему проведенные реакции идут до конца: _________________________________

4 задание:

  • Пользуясь растворами, находящимися на столе, получите гидроксид железа ( III )

4 задание:

1. Напишите молекулярное и ионное уравнение соответствующих реакций: ____________________________________________________________________

Вывод:

Сделайте общий вывод

по проделанной работе,

исходя из цели урока .

Опубликованные материалы на сайте СМИ «Солнечный свет». Статья Практическая работа№ 2. Решение экспериментальных задач по теме «Свойства кислот, оснований и солей как электролитов». Автор: Прудченко Лариса Викторовна.

Тип урока: урок комплексного применения знаний.

Цель урока: научить применять теоретические знания для решения экспериментальных задач. Совершенствовать умение объяснять результаты проводимых химических опытов. Обратить внимание на соблюдение правил техники безопасности при проведении химического эксперимента.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративные, словесные, практические, частично-поисковые, исследовательские.

Планируемые результаты обучения.

Предметные. Уметь применять теоретические знания на практике, объяснять результаты проводимых опытов, характеризовать условия протекания реакций в растворах электролитов до конца.

Метапредметные. Развивать умение самостоятельно планировать пути достижения целей, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения поставленных задач. Совершенствовать экспериментальные умения в проведении химического эксперимента.

Личностные. Развивать умения оценивать ситуацию и оперативно принимать решение, находить адекватные способы взаимодействия с одноклассниками во время проведения практической работы.

Оборудование и реактивы: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, таблица растворимости.  Штатив с пробирками, химические стаканы;  гранулы цинка, растворы: серной кислоты, хлорида магния, гидроксида натрия, карбоната натрия, нитрата цинка, карбоната калия, сульфида натрия, хлорида цинка, азотной кислоты, сульфита натрия, соляной кислоты, карбоната натрия.

Класс: 9. Предмет: химия

Тема: Практическая работа№ 2. Решение экспериментальных задач по теме «Свойства кислот, оснований и солей как электролитов»

Тип урока: урок комплексного применения знаний.

Цель урока: научить применять теоретические знания для решения экспериментальных задач. Совершенствовать умение объяснять результаты проводимых химических опытов. Обратить внимание на соблюдение правил техники безопасности при проведении химического эксперимента.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративные, словесные, практические, частично-поисковые, исследовательские.

Планируемые результаты обучения.

Предметные. Уметь применять теоретические знания на практике, объяснять результаты проводимых опытов, характеризовать условия протекания реакций в растворах электролитов до конца.

Метапредметные. Развивать умение самостоятельно планировать пути достижения целей, осознанно выбирать наиболее эффективные способы решения поставленных задач. Совершенствовать экспериментальные умения в проведении химического эксперимента.

Личностные. Развивать умения оценивать ситуацию и оперативно принимать решение, находить адекватные способы взаимодействия с одноклассниками во время проведения практической работы.

Оборудование и реактивы: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, таблица растворимости.  Штатив с пробирками, химические стаканы; гранулы цинка, растворы: серной кислоты, хлорида магния, гидроксида натрия, карбоната натрия, нитрата цинка, карбоната калия, сульфида натрия, хлорида цинка, азотной кислоты, сульфита натрия, соляной кислоты, карбоната натрия.

Ход урока

1.Этап. Мотивация учебной деятельности.

«Просто знать – ещё не всё, знания нужно уметь использовать»

Тема: Практическая работа 2. Решение экспериментальных задач по теме «Свойства кислот, оснований и солей как электролитов».

Давайте сформулируем цель урока и учебные задачи.Научиться решать экспериментальные задачи, писать ионные уравнения и объяснять результаты проводимых химических опытов.

 

2.Этап. Актуализация опорных знаний.

1) Фронтальная беседа

Дайте определение понятия электролитическая диссоциация. (процесс распада электролита на ионы при растворении в воде или расплаве)

Что такое кислоты, основания и соли в свете ТЭД?

Что такое ионы? (частицы в которые превращ атомы в результате отдачи или прис электронов)

Реакции между ионами в растворе называют ИОННЫМИ РЕАКЦИЯМИ

В каком виде можно записать уравнения ионных реакций? (полн и сокращ)

В каких случаях реакция ионного обмена идут до конца?

Как узнать, диссоциирует вещество на ионы или нет? (табл раств)

Формулы, каких веществ не расписывают на ионы при составлении ионных уравнений реакций? (не диссоциируют)

Какие реакции называются окислительно- восстановительными? (реакции, которые протекают с изменением степени окисления элементов)

Как называется процесс отдачи электронов? (вост-ль- окисл-ся)

Как называется элемент, который принимает электроны?(окисл-ль – вост-ся)

Инструктаж по ТБ и выполнению работы

3. Этап. Выполнение практической работы

Задание 1. Осуществите эксперимент: налейте в пробирку 1 мл раствора серной кислоты и опустите гранулу цинка. Опишите наблюдения и ход работы. Составьте уравнение реакции в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде, покажите переход электронов и объясните, что в этой реакции является окислителем.

Zn +h3SO4 = ZnSO4 + h30↑

Zn + 2H+ + SO42- = Zn2+ + SO42- + h30↑

Zn + 2H+ = Zn2+ + h30↑

Zn – 2e- = Zn+2 восстановитель

2H+ + 2e- = h30 окислитель

Задание 2. В трех пробирках дан раствор хлорида магния. В первую пробирку прилейте раствор гидроксида натрия, во вторую –карбонат натрия, в третью- нитрат цинка. Составьте уравнения реакций, идущих до конца, в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 3

Даны растворы а)карбоната калия и соляной кислоты; б) сульфида натрия и серной кислоты; в) хлорида цинка и серной кислоты. Слейте попарно эти растворы, осторожно принюхайтесь и определите. В каких случаях реакции идут до конца и почему. Составьте уравнения соответствующих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 4. Осуществите реакции, соответствующие сокращенным ионным уравнениям:

. Осуществите реакции, соответствующие сокращенным ионным уравнениям: I вариант. Cа2+ + CO32- = CаСО3↓

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание 5 Пользуясь растворами, находящимися на столе, получите: а) гидроксид железа (III), сульфид меди (II). Составьте уравнения соответствующих реакций в молекулярном, ионном и сокращенном ионном виде.

 

 

 

 

4.Этап. Первичное осмысление и закрепление изученного.

Вывод к практической работе: реакции ионного обмена идут до конца в случае, если выпадает осадок, выделяется газ или образуется малодиссоциирующее вещество (вода).

5. Этап. Итоги урока. Рефлексия.

Какие задания вызвали у вас затруднения? Как вы оцениваете свою работу? Над какими вопросами вам следует ещё поработать? Какое у вас настроение?

Домашнее задание: оформить практическую работу

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №5

Zn

Na2CO3

h3SO4

Zn(NO3)2

MgCl2

h3CO3

Na(OH)2

Na2S

HNO3

ZnCl2

Na2SO3

HCl

Na2CO3

FeCl3

Ca(OH)2

K2CO3

Cu(NO3)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №5

Zn

Na2CO3

h3SO4

Zn(NO3)2

MgCl2

h3CO3

Na(OH)2

Na2S

HNO3

ZnCl2

Na2SO3

HCl

Na2CO3

FeCl3

Ca(OH)2

K2CO3

Cu(NO3)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №5

Zn

Na2CO3

h3SO4

Zn(NO3)2

MgCl2

h3CO3

Na(OH)2

Na2S

HNO3

ZnCl2

Na2SO3

HCl

Na2CO3

FeCl3

Ca(OH)2

K2CO3

Cu(NO3)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №5

Zn

Na2CO3

h3SO4

Zn(NO3)2

MgCl2

h3CO3

Na(OH)2

Na2S

HNO3

ZnCl2

Na2SO3

HCl

Na2CO3

FeCl3

Ca(OH)2

K2CO3

Cu(NO3)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №5

Zn

Na2CO3

h3SO4

Zn(NO3)2

MgCl2

h3CO3

Na(OH)2

Na2S

HNO3

ZnCl2

Na2SO3

HCl

Na2CO3

FeCl3

Ca(OH)2

K2CO3

Cu(NO3)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание №5

Zn

Na2CO3

h3SO4

Zn(NO3)2

MgCl2

h3CO3

Na(OH)2

Na2S

HNO3

ZnCl2

Na2SO3

HCl

Na2CO3

FeCl3

Ca(OH)2

K2CO3

Cu(NO3)2

 

 

 

Страница не найдена | МАОУ Омутинская СОШ №1

Страница, которую Вы ищете, видимо, удалена или не существовала ранее.

Однако вы можете попробовать поискать необходимую информацию в следующих статьях:

  • В старшей группе «Божья коровка» прошел краткосрочный проект «Синичкин день». Тема выбрана неслучайно, ведь птицы всегда рядом с человеком.Поэтому важно научить детей понимать значение птиц в жизни людей, осознавать, что они помогают птицам выжить, тем самым спасают окружающий мир от опасности.
  • Воспитанники младшей группы «Колобок» учатся делать аппликацию «Веточка рябины»
  • О проведении муниципального этапа Всероссийской олимпиады школьников
  • «Точка опоры»
  • Смотр-конкурс рисунков ко Дню матери «При солнышке тепло при матери — добро»
  • Расписание на 12.11.21 г.
  • Учащаяся 7 класса Логиновских Полина стала победителем в итоговой олимпиаде по биологии для учащихся 7-8 классов.
  • Расписание на 11.11.21 г.
  • Методические рекомендации по организации и проведению итогового сочинения 2021- 2022 учебного года
  • Расписание занятий 5-11 классов на период дистанционного обучения 8. 11-12.11.2021
  • Приказ о выдаче сухих пайков 08.11-12.11.2021 г
  • Расписание на 10.11.21 г.
  • Расписание на 09.11.21 г.
  • Расписание на 08.11.21
  • План реализации дистанционных программ Центра «Точка Роста» МАОУ Омутинской СОШ №1 на 08 ноября – 14 ноября 2021 г.
  • Памятки для родителей тонкий лед
  • Советы логопеда родителям
  • Баннер с результатами реализации проекта «Серебряный спецназ «украсил стены школы. Проект реализован!!!
  • «Осенняя катавасия». Большекрасноярская СОШ
  • Воспитанники старшей группы «Божья коровка» на занятии c педагогом-психологом Татьяной Михайловной учатся развивать мелкую моторику рук и пополняют свои знания об окружающем мире.Занятие по цветотерапии.
  • В старшей группе «Божья коровка» прошла неделя посвященная России и празднику День народного единства. Дети знакомились с государственными символами, праздниками, традициями, промыслами, выполняли различные задания из лепбука «Наша родина Россия», отгадывали загадки, разучивали стихи.
  • В завершении проекта «Серебряный спецназ » осталось только поблагодарить серебряных волонтёров.
  • В последнюю неделю перед каникулами ученицы 3 «Б » класса включились в проект «Серебряный спецназ».
  • В октябре воспитанники детского сада вместе с родителями занимались на образовательной платформе УЧИ.РУ. для дошкольников. Самыми активными участниками стали воспитанники подготовительной группы Токарев В, Ческидова Е, Блажевич В, Чемакин А. Робканов Д.,Петров М., Трофимова Н. были награждены грамотами и дипломами.
  • Правила поведения на водоемах.
  • Учащиеся Большекрасноярской СОШ приняли участие в игровой программе
  • Праздник «Прощание с осенью» в Большекрасноярской СОШ
  • Воспитанники старшей группы «Божья коровка» на занятии с учителем -логопедом Еленой Владимировной Чемакиной учатся правильно произносить звуки и развивать мелкую моторику рук с помощью светового стола с песком.
  • Заседание управляющего совета по теме «О проведении капитального ремонта внутренних помещений МАОУ Омутинской СОШ №1»
  • Октябрь еще радует теплой и приятной погодой. 19 октября 1 «а» класс совершил чудесную поездку на Красноярскую ферму. Ребята получили массу впечатлений.
  • В 8 «б» классе проведена интеллектуальная игра-викторина на тему «Библиотека». Дети узнали много интересного из истории библиотеки, о первой библиотеке, о самой большой. Занимательно и увлекательно прошла игра-викторина.
  • Среди учащихся 3-8 классов проведен конкурс «Встречаем по обложке». Дети придумывали и творчески изображали обложки русских народных сказок, любимых произведений.
  • Во 2-4 классах проведен мастер — класс «Волшебная закладка». В начале занятия проведена беседа о пользе закладки, истории появления и интересные факты. Закладки подарят первоклассникам.
  • 25 октября отмечается Международный день школьных библиотек. В школе была подготовлена фотозона, отображающая тематику дня. Организована фотосессия учащихся классами, группами и самостоятельно.
  • Единый урок этикета в Большекрасноярской СОШ
  • Праздник «Арбузник». Большекрасноярская СОШ
  • В Большекрасноярской СОШ подведены итоги «Месячника школьных библиотек-2021»
  • Игра «Нет вредным привычкам». Большекрасноярская СОШ
  • ОСТОРОЖНО: ГРИПП!
  • 21 октября члены кружка «Живая история» совершили виртуальное путешествие по селу Омутинскому.
  • 21 октября ученики 7 «Б» класса совершили экскурсию в Агропедколледж
  • 21 октября, в рамках реализации федерального проекта «Спорт норма жизни», на базе школы прошли спортивные соревнования для учащихся с ОВЗ. соревнованиях участвовали учащиеся 4 школ: Омутинская специальная школа, Красноярская СОШ, Шабановская СОШ, ОСОШ №1. Соревнования проводились с целью укрепления сотрудничества между образовательными учреждениями, пропаганды здорового образа жизнию. Соревнования прошли по видам спорта: дартс,  поднимание туловища лежа на спине, подтягивание из  виса на высокой перекладине (мальчики), сгибание и разгибание рук в упоре лежа на полу (девочки). 
  • В Большекрасноярской школе продолжается «Месячник школьных библиотек-2021»
  • Гербарий – это чудесная книга, позволяющая совершить путешествие в мир растений, произрастающих не только в родной стране, но и далеко за ее пределами. Некоторые думают, что в наш век засушенные образцы цветов и трав утратили свою актуальность, ведь сейчас все можно сфотографировать. Однако это не так. Ни одно фото не сравнится с природным образцом (даже с засушенным).
  • Воспитанники младшей группы «Колобок» учатся делать аппликацию «Осенний листопад»
  • Особое внимание нужно всем, особенно в наше время.
  • Всегда рады видеть счастливые лица наших воспитанников, особенно, когда эта радость на лицах во время мероприятий РДШ.
  • Сегодня ребята 6 «а» и 6 «в» классов встретились в литературной гостиной
  • 18 октября в «Олимпийской ребячке» открыл работу шестой областной слет РДШ.
  • Сегодня, 19 октября, день лицеистов.Именно в этот день в 1811 году открыт Царскосельский лицей , в котором А.С.Пушкин и ещё 29 мальчиков стали его первыми учениками.

§11. Практическая работа 2. Решение экспериментальных задач по теме” Свойства кислот, оснований и солей как электролитов”. (стр. 41-42).

Задание №1

§39. Характеристика металлов. (стр. 138-141):

Лабораторный опыт:

39-pod;

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3; 4; 5; 6;

Тестовые задания:

1; 2; 3;

§40. Нахождение металлов в природе и общие способы их получения. (стр. 142-143):

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3;

§41. Химические свойства металлов. Электрохимический ряд напряжения металлов. (стр. 144-148):

Лабораторный опыт:

1;

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3;

§42. Сплавы. (стр. 149-150):

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3;

§43. Щелочные металлы. (стр. 151-155):

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3; 4; 5; 6;

Тестовые задания:

1; 2; 3;

§44. Магний. Щелочноземельные металлы. (стр. 156-158):

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3; 4; 5;

Тестовые задания:

1; 2; 3;

§45. Важнейшие соединения кальция. Жесткость воды. (стр. 159-163):

Лабораторный опыт:

1;

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3; 4; 5;

Тестовые задания:

1; 2; 3;

Интернет задание:

1;

§46. Алюминий. (стр. 164-167):

Тестовые задания:

1; 2; 3; 4;

§47. Важнейшие соединения алюминия. (стр. 168-170):

Лабораторный опыт:

1;

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3; 4; 5;

§48. Железо. (стр. 171-173):

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3; 4;

Тестовые задания:

1; 2; 3;

§49. Соединения железа. (стр. 174-176):

Лабораторный опыт:

1;

Подумай, ответь, выполни:

1; 2; 3; 4;

Тестовые задания:

1; 2; 3;

§50. Практическая работа 7. Решение экспериментальных задач по теме ,,Металлы”. (стр. 177):

МБОУ «СОШ №31», г. Новокузнецк

Расписание

Подробности
Создано: 05. 06.2017 17:11
Обновлено: 16.04.2020 03:36
Опубликовано: 05.06.2017 17:11

Данный раздел был перенесен в Электронный журнал располагающийся по адресу cabinet.ruobr.ru Для входа в электронный журнал необходимо иметь логин и пароль (узнать эти данные необходимо у классного руководителя).

Расписание дистанционного обучения в начальной школе. Посмотреть…

Расисание дистанционного обучения в основной и средней школе. Посмотреть…

Расписание онлайн — занятий

№ урока

Начало урока

Время окончания

Перерыв

1.       

08.00

08.30

20 мин.

2.       

08.50

09. 20

20 мин.

3.       

09.40

10.10

20 мин.

4.       

10.30

11.00

20 мин.

5.       

11.20

11.50

20 мин.

6.       

12.10

12.40

20 мин.

7.       

13.00

13.30

 

 

Расписание звонков

Первая смена

  Время урока Перемена
1 8. 00 — 8.45 10
2 8.55 — 9.40 20
3 10.00 — 10.45 20
4 11.05 — 11.50 20
5 12.10 — 12.55 15
6 13.10 — 13.55 10
7 14.05 — 14.50  10
8 15.00 — 15.45  

ПЕРВЫЕ КЛАССЫ (сентябрь, октябрь)

  Время урока Перемена
1 8.00 — 8.35 10
2 8.45 — 9.20 40
3 10.00 — 10.35  

ПЕРВЫЕ КЛАССЫ (ноябрь, декабрь)

  Время урока Перемена
1 8. 00 — 8.35 10
2 8.45 — 9.20 40
3 10.00 — 10.35 20
4 10.55 — 11.30  

ПЕРВЫЕ КЛАССЫ (январь-май)

  Время урока Перемена
1 8.00 — 8.40 10
2 8.50 — 9.30 20
3 9.50 — 10.30 40
4 11.10 — 11.50  

Кислоты, основания и соли | CPD

Хлорид натрия — это источник натрия в нашем рационе, необходимый для передачи нервных импульсов и поддержания надлежащего баланса жидкости в организме. На протяжении всей истории люди использовали эту соль для консервирования мяса, очистки ран и изготовления мыла.

Натрий хлорид является одним из примеров соли. В химии термин «соль» относится к группе ионных соединений, образованных в результате реакции нейтрализации между кислотой и основанием.

Понятия кислот, оснований и солей вводятся в начале обучения в средней школе, развиваются и уточняются по мере успеваемости учащихся и лежат в основе многих будущих тем.Вот несколько идей, которые помогут заинтересовать студентов, избежать неправильных представлений и связать практическую работу с основными концепциями.

Что нужно знать студентам

  • Кислоты — водородсодержащие вещества с кисловатым вкусом, которые образуют растворы со значениями pH менее 7. Обычные примеры включают соляную кислоту, серную кислоту, лимонную кислоту и этановую кислоту (уксус / уксусная кислота).
  • Основания — это группа веществ, нейтрализующих кислоты.
  • Растворимые основания называются щелочами.Они кажутся скользкими, мыльными и образуют растворы со значением pH выше 7. Обычные примеры включают гидроксид натрия, гидроксид магния, гидрокарбонат натрия (бикарбонат натрия), гипохлорит натрия и аммиак.
  • Нейтрализация — это реакция между кислотой и щелочью, при которой образуется соль и вода.
  • Соли не имеют запаха и имеют соленый вкус, многие из них растворимы в воде. Общие примеры включают хлорид натрия, йодид калия, карбонат кальция и сульфат меди.
  • Шкала pH используется для измерения кислотности и щелочности.
  • Индикаторы — это вещества, меняющие цвет при изменении кислотности / щелочности. Лакмус — общий индикатор; щелочные растворы окрашиваются в красный лакмусовый синий цвет, а кислые растворы — в синий лакмусовый красный цвет.
  • Кислоты могут реагировать с некоторыми металлами с образованием соли и газообразного водорода.

Идеи для занятий

Учащиеся имеют богатый опыт работы с кислотами, основаниями и солями, накопленный как в школе, так и в повседневной жизни.Стоит начать тему с выявления их существующих идей путем совместного построения интеллект-карты. Будьте внимательны к недопониманиям и постарайтесь устранить их, прежде чем двигаться дальше.

Использование реальных примеров и анекдотов в классе может помочь закрепить идеи. Загрузите подборку анекдотов о кислотах, основаниях и солях (MS Word или pdf).

Использование реальных примеров и анекдотов в классе может помочь закрепить идеи. Загрузите подборку анекдотов о кислотах, основаниях и солях с веб-сайта Education in Chemistry : rsc.li / 2Oj0lQk.

Одна особая проблема, которая может возникнуть при введении лабораторных кислот и щелочей, заключается в том, что они оба выглядят как вода. Учащимся сложно использовать химические свойства для характеристики этих растворов. Задача «Мудрец и писец» может использоваться для демонстрации ограничений визуального описания и усиления необходимости искать наличие или отсутствие определенных характеристик или свойств. Загрузите информацию об учениках (MS PowerPoint или pdf) и заметки учителя (MS Word или pdf) для этого упражнения.

Одна особая проблема, которая может возникнуть при введении лабораторных кислот и щелочей, заключается в том, что они оба выглядят как вода. Учащимся сложно использовать химические свойства для характеристики этих растворов. Задача «Мудрец и писец» может использоваться для демонстрации ограничений визуального описания и усиления необходимости искать наличие или отсутствие определенных характеристик или свойств. Загрузите информацию об учениках и заметки для учителей для этого упражнения: rsc.li/2Oj0lQk.

В этом упражнении мудрец должен описать простое изображение двум писцам.Один писец записывает описание мудреца, а другой пытается нарисовать по нему рисунок. Могут ли переписчики идентифицировать изображение? Описания субъективны и могут быть неверно истолкованы, тогда как идентификация требует объективного подхода.

Свяжите эту идею с тем, как мы можем четко различать два раствора, которые выглядят как вода, особенно с использованием индикаторов с кислотами и щелочами.

Стремитесь одинаково вводить кислоты и щелочи, а не сосредотачиваться только на кислотах.В качестве домашнего задания попросите учащихся определить бытовые вещества, являющиеся кислотами и щелочами. Их обычно можно найти на кухне и в ванной комнате. Например, уксус и лимонный сок являются кислотами, а разрыхлитель и зубная паста — щелочами. Студент может принести образцы и протестировать их с помощью кислоты или щелочи? Кислый или щелочной? деятельность. Затем активность по созданию цвета можно использовать для введения универсального индикатора и шкалы pH перед переходом к нейтрализации.

Стремитесь одинаково вводить кислоты и щелочи, а не сосредотачиваться только на кислотах.В качестве домашнего задания попросите учащихся определить бытовые вещества, являющиеся кислотами и щелочами. Их обычно можно найти на кухне и в ванной комнате. Например, уксус и лимонный сок являются кислотами, а разрыхлитель и зубная паста — щелочами. Студент может принести образцы и протестировать их с помощью «Кислота или щелочь? Кислая или щелочная активность? ’(Rsc. li/2PueBT7). Затем активность «Цветные реакции» можно использовать для введения универсального индикатора и шкалы pH перед переходом к нейтрализации (rsc.li / 2CaCriy).

Важно продумать, чему вы хотите, чтобы учащиеся извлекли уроки из этих занятий, и как этого можно достичь. Время должно быть поровну разделено между практическими занятиями (включая просмотр демонстраций и видео) и последующими умственными действиями по обсуждению основных концепций и идей. Учащиеся могут совместно работать над развитием своего понимания, используя структурированные беседы, которые позволяют установить связи между практической работой и лежащими в основе концепциями.

Связывание практических задач с основополагающими концепциями

Помните, что время, выделяемое на практическую работу, должно быть поровну разделено между практическими занятиями и установлением связей между явлениями и лежащими в их основе концепциями.

Призывайте студентов наблюдать и интерпретировать, задавая вопросы. Попробуйте повторить их ответы на правильном языке. Например, замените «проделал дыру» или «прожжил» на «корродировал».

С практикой студенты могут вести свои практические беседы в своей группе.У структурированных разговоров должны быть строгие ограничения по времени. Строительные леса, такие как основы предложений, побуждают как слушать, так и отвечать друг другу.

Вопросы
  • Что вы наблюдали?
  • Что вы можете сделать из этого?
  • Почему…?
  • Что вы думаете о…?
  • Каковы последствия для…?
  • Как может…?
Основы приговора
  • Я видел…
  • Я думаю, это показывает…
  • Это говорит о том, что…
  • Я думаю, это говорит нам…
  • А как насчет…?
  • Я с вами не согласен, потому что…
  • Не понимаю…

Распространенные заблуждения

Студенты часто считают, что только кислоты вызывают коррозию и могут быть идентифицированы, потому что они разъедают / сжигают материалы. Однако щелочи также могут быть очень агрессивными, как показано на видео о банках из-под кока-колы.

Студенты часто считают, что только кислоты вызывают коррозию и могут быть идентифицированы, потому что они разъедают / сжигают материалы. Однако щелочи также могут вызывать сильную коррозию, как показано в видеоролике «Коксовые банки в кислоте и щелоче» (bit.ly/2C5YyXv).

Используйте видео как подсказку, чтобы выявить идеи коррозии. Объясните, что коррозию можно определить как «разрушение или разрушение материала из-за реакции с окружающей средой».Деградация — это изменение объемных свойств материала, который будет по-другому выглядеть, станет слабее или даже разрушится из-за химических изменений. Это описание побуждает студентов видеть материалы как на макроскопическом (объемном) уровне, так и на субмикроскопическом (частицы) уровне. Например, раствор гидроксида натрия добавляется в алюминиевую банку, которая распадается с выделением газа (макроскопически), потому что частицы гидроксида натрия реагируют с частицами алюминия с образованием соли алюминия и газообразного водорода (субмикроскопические). .

Используйте видео как подсказку, чтобы выявить идеи коррозии. Объясните, что коррозию можно определить как «разрушение или разрушение материала из-за реакции с окружающей средой». Деградация — это изменение объемных свойств материала, который будет по-другому выглядеть, станет слабее или даже разрушится из-за химических изменений. Это описание побуждает студентов видеть материалы как на макроскопическом (объемном) уровне, так и на субмикроскопическом (частичном) уровне (узнайте больше о том, как заставить ваших учеников задуматься о том, как они учатся: rsc.li / 2C596X0). Например, раствор гидроксида натрия добавляется в алюминиевую банку, которая распадается с выделением газа (макроскопически), потому что частицы гидроксида натрия реагируют с частицами алюминия с образованием соли алюминия и газообразного водорода (субмикроскопические). .

Старайтесь избегать использования антропоморфных описаний, таких как «атаковать» или «съесть». Эти термины, как правило, приводят к представлениям о химических веществах, которые «хотят» или «нуждаются» в реакции. Это усложнит учащимся четкое понимание того, как и почему протекают химические реакции.

Формирующее оценивание

Сопоставление концепций — полезный инструмент для усиления связи этой темы с учебной программой. Упражнение «Пересмотр кислот» (rsc.li/2OTINtu) было адаптировано как оценивание для учебной деятельности (rsc.li/2A365VQ).

Предоставьте студентам возможность практиковаться как в более длинных ответах (четыре и шесть баллов), так и в вопросах с несколькими вариантами ответов (одна оценка) при подготовке к экзаменам. Покажите вопрос и дайте студентам две минуты, чтобы написать свой ответ на мини-доске.Важно, попросите их написать, почему они выбрали свой ответ. Это дает возможность выявить недопонимание и незамедлительно дать обратную связь.

Переход на 14–16

В уроках 14–16 используется более сложная модель кислотности, основанная на ионах водорода и гидроксида. Кислоты выделяют ионы водорода (H + ) в растворе и щелочные ионы гидроксида (OH ).

pH формально определяется как логарифмическая мера концентрации ионов водорода.Нейтрализация определяется как реакция ионов водорода и гидроксид-ионов с образованием воды. Также проводится различие между разбавленным / концентрированным (количество вещества) и слабым / сильным (степень ионизации). Наконец, есть специальные устройства и методы, которые необходимо использовать и понимать, включая скорость реакции и титрование (см. Наши руководства по практической работе в спецификациях GCSE).

pH формально определяется как логарифмическая мера концентрации ионов водорода. Нейтрализация определяется как реакция ионов водорода и гидроксид-ионов с образованием воды.Также проводится различие между разбавленным / концентрированным (количество вещества) и слабым / сильным (степень ионизации). Наконец, необходимо использовать и понимать определенные устройства и методы, включая скорость реакции и титрование (см. Наши руководства по практической работе в спецификациях GCSE: rsc. li/2pIPwbD).

Итого

  • Кислые и щелочные растворы можно определить по химическим свойствам.
  • Усилить твердую природу кислот, оснований и солей, чтобы учащиеся отошли от простого упоминания об объемных свойствах и антропоморфных описаниях, таких как «съел дыры».
  • Сделайте явным связь между практической работой и основополагающими концепциями, используя макроскопические и субмикроскопические представления.
  • Эта тема лежит в основе многих будущих тем, включая синтез и анализ химических веществ.

кислоты и основания — Студенты | Britannica Kids

Введение

© Милошбудзинский / Dreamstime.com

Кислоты и основания — это две группы химических соединений с противоположными свойствами, которые часто встречаются в лаборатории и в повседневной жизни.Кислоты, основания и продукты их реакций жизненно важны для многих жизненных процессов и неоценимы для промышленности и сельского хозяйства.

Кислоты обычно кислые или терпкие. Основа обычно горькая и может казаться скользкой на ощупь. Однако сильные кислоты и сильные основания — опасные химические вещества, которые ядовиты и могут вызвать химические ожоги; их никогда нельзя пробовать или трогать.

В сочетании с другими веществами, такими как вода, кислоты и основания диссоциируют или распадаются с образованием ионов — частиц, несущих электрический заряд.Атом водорода состоит из одного протона (положительный заряд) и одного электрона (отрицательный заряд). Положительный и отрицательный заряды в атоме уравновешивают друг друга, так что атом водорода нейтрален — у него нет чистого заряда. Если атом водорода теряет свой электрон, он становится ионом с положительным зарядом. Поскольку ион водорода теперь состоит только из одного протона, термины ион водорода и протон иногда используются взаимозаменяемо в кислотно-основной химии.

Кислоты и основания обладают многими качествами, которые помогают их идентифицировать. Однако наиболее конкретно они определяются их соответствующей способностью терять или приобретать ион водорода.

Кислоты

Кислота — это вещество, которое может терять или «отдавать» ион водорода при соединении с другим веществом, например с водой. Когда соединение хлористого водорода (HCl) растворяется в воде, соединение диссоциирует или разделяется, высвобождая ионы водорода (H + ) и ионы хлорида (Cl ):

HCl + вода → H + + Cl + вода Мартин Уокер

Раствор ионов водорода и хлорида в воде называется соляной кислотой.Это кислота, потому что она содержит свободные ионы водорода, которые могут реагировать или объединяться с отрицательно заряженными ионами.

Кислоты могут быть сильными или слабыми, в зависимости от того, сколько ионов водорода они выделяют в растворе. Чем больше выделяется ионов водорода, тем сильнее кислота. Сильная кислота, такая как хлористый водород, будет полностью диссоциировать при растворении в воде — раствор будет содержать только ионы водорода и ионы хлорида; молекулы хлористого водорода не останутся. Напротив, слабая кислота в растворе не диссоциирует полностью.Когда лимонная кислота растворяется в воде, только небольшой процент молекул кислоты диссоциирует с образованием ионов водорода и цитрат-ионов — большинство молекул лимонной кислоты остаются в растворе неизменными. Следовательно, лимонная кислота — слабая кислота.

© Диана Талиун / Shutterstock.com

Самые сильные кислоты — это минеральные или неорганические кислоты. К ним относятся серная кислота, азотная кислота и соляная кислота. Сильные кислоты важны в промышленности и производстве, где они используются для производства таких продуктов, как удобрения, красители, лекарства и некоторые типы батарей.Слабые органические кислоты содержатся во многих продуктах, которые мы едим и пьем, например, цитрусовые (лимонная кислота), молоко и йогурт (молочная кислота), яблоки (яблочная кислота), уксус (уксусная кислота), мясо и другие продукты, богатые белком. (аминокислоты) и даже газировка (карбоновая кислота). Большое значение для жизни имеют сотни слабых кислот, обнаруженных в живых организмах, включая молочную кислоту, аминокислоты, жирные кислоты и нуклеиновые кислоты, такие как ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Соляная кислота — редкий пример сильной кислоты, обнаруженной в организме: она вырабатывается в желудке, чтобы помочь переваривать пищу.Подкладка желудка покрыта слоем слизи, которая защищает его от ожога кислотой.

Основания

Основание — это вещество, которое может получать или «принимать» ион водорода при соединении с другим веществом, например с водой. Когда соединение гидроксида натрия (NaOH) растворяется в воде, соединение диссоциирует, образуя ионы натрия (Na + ) и ионы гидроксида (OH ):

NaOH + вода → Na + + OH + вода

Раствор ионов натрия и гидроксид-ионов в воде имеет то же название, что и растворенное соединение — гидроксид натрия.Это основа, потому что она содержит свободные ионы гидроксида, которые могут принимать ионы водорода в химических реакциях. Основной раствор также называют щелочным раствором.

Основания могут быть сильными или слабыми, в зависимости от того, сколько гидроксид-ионов они выделяют в растворе. Чем больше выделяется гидроксид-ионов, тем сильнее основание. Сильные основания, такие как гидроксид натрия, полностью диссоциируют в растворе, тогда как только часть молекул слабого основания диссоциирует при растворении в воде. Когда аммиак добавляется в воду, только небольшой процент молекул аммиака диссоциирует с образованием ионов гидроксида и ионов аммония.Большинство молекул аммиака остаются в растворе нетронутыми; поэтому аммиак считается слабым основанием.

© pdtnc / Fotolia

. Самыми сильными основаниями являются гидроксиды и оксиды некоторых металлов и земельных металлов, в том числе гидроксид кальция, гидроксид калия, оксид стронция и гидроксид натрия. Последний является основным компонентом мыла и чистящих средств, включая сильно едкие продукты, такие как щелочь, средства для открывания сливных отверстий и чистящие средства для духовок. Более слабые основания включают аммиак, магнезиальное молоко и карбонаты, такие как пищевая сода (бикарбонат натрия) и известняк (карбонат кальция). Морская вода, зубная паста, яичные белки и кровь также имеют легкую щелочность.

Химические реакции

Кислотно-металлические реакции

Одной из характеристик кислот является их реакционная способность с металлами. Когда кислота соединяется с металлом, реакция дает соль и газообразный водород:

кислота + металл → соль + газообразный водород

(обратите внимание, что термин соль , используемый здесь, конкретно не означает поваренную соль, используемую в пище, а скорее описывает класс веществ, образующихся в результате химической реакции.)

Типичная реакция кислота-металл происходит, когда металлический цинк (Zn) помещается в раствор серной кислоты (H 2 SO 4 ). В результате реакции образуется соль сульфата цинка (ZnSO 4 ) и газообразный водород (H 2 ):

H 2 SO 4 + Zn → ZnSO 4 + H 2

Кислотно-основные реакции ( нейтрализация)

Поскольку кислоты отдают ионы водорода, а основания принимают ионы водорода, неудивительно, что соединение кислоты с основанием вызывает химическую реакцию. Свободные ионы водорода (H + ), высвобождаемые из кислоты, объединяются со свободными ионами гидроксида из основания (OH ) с образованием воды (H 2 O) и соли:

кислота + основание → соль + вода

Соль образуется из отрицательного иона кислоты и положительного иона основания, поэтому соль нейтральна. Поскольку вода тоже нейтральна, реакция называется нейтрализацией. Примером нейтрализации является комбинация соляной кислоты (HCl) и гидроксида натрия (NaOH) с образованием воды и хлорида натрия (NaCl):

HCl + NaOH → NaCl + H 2 O

Реакции нейтрализации с участием карбонатных оснований производят углерод газообразный диоксид (CO 2 ) в дополнение к соли и воде:

кислота + карбонат (основание) → соль + вода + диоксид углерода

Реакции нейтрализации имеют множество практических применений, некоторые из которых могут быть хорошо знакомы.Фермеры и садоводы добавляют основные вещества, такие как известь (оксид кальция), для нейтрализации кислой почвы, тогда как слишком щелочная (основная) почва может быть нейтрализована кислыми удобрениями, такими как сульфат аммония. Антацидные препараты, такие как молоко магнезии, являются слабыми основаниями, которые помогают нейтрализовать избыточное производство кислоты в желудке. Углекислый газ, образующийся при добавлении пищевой соды в тесто, которое содержит кислоту, такую ​​как винный камень (тартрат калия) или квасцы (сульфат натрия и алюминия), помогает тесту подняться.

Эффектное, но относительно безопасное образование пузырьков, возникающих в результате сочетания уксуса и пищевой соды, то есть разбавленной уксусной кислоты (CH 3 COOH) и бикарбоната натрия (NaHCO 3 ), часто используется в домашних условиях в качестве естественной альтернативы. к щелочному очистителю слива при попытке открыть забитую раковину или ванну:

CH 3 COOH + NaHCO 3 → NaOCOCH 3 (соль) + H 2 O + CO 2

Реакция также часто используются в учебных классах и на научных ярмарках — модели вулканов для изображения газа и лавы, образовавшихся во время извержения вулкана.

Индикаторы

Кислоты и основания могут вызывать изменение цвета многих органических веществ. Например, если в чай ​​добавить лимонный сок, чай станет светлее. Это происходит потому, что кислота в лимонном соке меняет цвет вещества в чае с темно-коричневого на светло-коричневый. Реакцию можно обратить вспять, добавив в чай ​​основное вещество, например пищевую соду. Это дополнение восстанавливает первоначальный цвет. Вещество, меняющее цвет при добавлении кислоты или основания, называется индикатором.

Benjah-bmm27

Лакмусовая бумага — распространенный индикатор, используемый в лаборатории. Он становится красным в кислотном растворе и синим в щелочном растворе. Нейтральный раствор превращает лакмусовую бумагу в цвет посередине между красным и синим. Другой широко используемый индикатор — фенолфталеин, жидкость, которая бесцветна в кислотах, но становится темно-красной при добавлении в щелочной раствор.

pH

Шкала pH измеряет кислотность или щелочность вещества. Шкала варьируется от 0 до 14 и основана на концентрации ионов водорода в растворе.Чистая или дистиллированная вода нейтральна — в ней равное количество ионов водорода и гидроксида, поэтому она находится в середине шкалы с pH 7.

Вещества с pH менее 7 считаются кислыми; чем больше концентрация ионов водорода, тем ниже pH и сильнее кислота. Соляная кислота имеет pH ниже 0; pH лимонов составляет около 2, бананов — около 5, а у молока — от 6 до 7. В то время как дистиллированная вода нейтральна при pH 7, чистая дождевая вода имеет pH около 5.6, делая его слегка кислым. Кислотный дождь, однако, имеет более низкий pH; показания в некоторых частях Соединенных Штатов в начале 21 века показали средний pH 4,3.

Вещества с pH более 7 являются основными; чем ниже концентрация ионов водорода, тем выше pH и сильнее основание. Яйца и пищевая сода имеют pH от 8 до 9; аммиак составляет около 11,0; большинство мыла имеют pH около 12, а щелочь и гидроксид натрия имеют pH более 13,0. Кровь человека слабощелочная, с pH 7. 4.

Что такое кислоты и основания?

Что такое кислоты и основания?

Хотя я уже говорил вам, что кислоты и основания не сложно понять, у меня плохие новости: для описания кислот и оснований используется не одно, а три общих определения: кислоты и основания Аррениуса, кислоты Бренстеда-Лоури. и основания, и кислоты и основания Льюиса. Хотя это звучит так, как будто вам придется узнать о кислотах и ​​основаниях трижды, хорошая новость заключается в том, что для многих практических целей эти три определения примерно эквивалентны.

Аррениусовские кислоты и основания

Еще в конце 1800-х наш старый друг Сванте Аррениус придумал определения кислот и оснований, работая над проблемами кинетики.

Согласно Аррениусу, кислоты — это соединения, которые распадаются в воде с выделением ионов гидроксония (H + ). Типичным примером кислоты Аррениуса является соляная кислота (HCl):

Формулы кислот обычно начинаются с водорода, хотя органические кислоты являются заметным исключением. Названия и формулы некоторых распространенных кислот приведены в таблице ниже:

кислота
Название кислоты Формула
соляная кислота HCl
азотная кислота HNO 3 H 3 PO 4
серная кислота H 2 SO 4
уксусная кислота C 2 H 4 9020

Основания Аррениуса определяются как соединения, которые вызывают образование гидроксид-иона при помещении в воду.Одним из примеров основания Аррениуса является гидроксид натрия (NaOH):

Основания обычно содержат «ОН» в своих формулах, хотя бывают исключения. Например, аммиак (NH 3 ) не содержит гидроксид-ионы, но образует их, когда вступает в реакцию с водой:

Названия и формулы некоторых распространенных оснований приведены в следующей таблице:

Основное название Формула
аммиак NH 3
гидроксид калия KOH
бикарбонат натрия NaHCO 3

CO 2
гидроксид натрия NaOH

Некоторые оксиды образуют кислоты или основания при добавлении воды. Поскольку эти соединения не содержат ионов H + или OH , если они не вступают в реакцию с водой, их называют «ангидридами». Обычно оксиды неметаллов представляют собой ангидриды кислот (они образуют кислоту при помещении в воду), а оксиды металлов — ангидриды оснований (образующие основание при помещении в воду).

Кислоты и основания Брнстеда-Лоури

В начале 1900-х годов Йоханнесом Брнстедом и Томасом Лоури было предложено альтернативное определение кислот и оснований, чтобы учесть тот факт, что аммиак может нейтрализовать кислотность HCl, даже если воды нет. .Это явление показало им, что аммиак является основанием, даже когда нет воды для образования гидроксид-ионов.

Крот говорит

Есть много разных названий и формул, используемых для описания иона гидроксония. Хотя формула была показана ранее как «H + », иногда ее записывают как «H 3 O», потому что это ион, образующийся, когда H + соединяется с водой. Другой распространенный способ обозначать ионы гидроксония — просто назвать их «протонами». Это название происходит от того факта, что H + представляет собой атом водорода (один протон и один электрон), который потерял свой электрон, оставив после себя только голый протон.

Кислота Брнстеда-Лоури определяется как соединение, которое отдает ионы гидроксония другому соединению, например, соляная кислота отдает ионы H + соединениям, с которыми она взаимодействует. Основания Брнстеда-Лоури — это соединения, которые могут принимать ионы гидроксония — когда аммиак получает ион гидроксония из HCl, он образует ион аммония.

Следующее уравнение представляет реакцию кислоты Брнстеда-Лоури с основанием Брнстеда-Лоури:

В этой реакции азотная кислота ведет себя как кислота, потому что она отдает протон аммиаку.Аммиак действует как основание, потому что он принимает протон из азотной кислоты.

Однако, если вы посмотрите на другую сторону уравнения, мы найдем ионы нитрата и аммония. Поскольку нитрат-ион может принимать протоны от иона аммония (с образованием HNO 3 ), нитрат-ион является очень слабым основанием Брнстеда-Лоури. Поскольку ион аммония может отдать дополнительный протон (в данном случае нитрат-ион), это кислота Брнстеда-Лоури.

Нитрат-ион основан на молекуле азотной кислоты, поэтому мы говорим, что это конъюгат основания азотной кислоты.Аналогичным образом ион аммония представляет собой , сопряженную с кислотой аммиака. Вместе кислота с ее сопряженным основанием (например, HNO 3 и NO 3 ) или основание с сопряженной кислотой (например, NH 3 и NH 4 + ) относятся к в виде сопряженной пары кислота-основание.

Кислоты и основания Льюиса

В определении кислот и оснований Брнстеда-Лоури основание определяется как соединение, которое может принимать протон. Однако , как принимает протон?

Одна общая черта оснований Брнстеда-Лоури состоит в том, что они имеют неподеленную пару электронов.Когда ион гидроксония проходит мимо молекулы, иногда неподеленные пары протягивают руку и захватывают ее. Примером этого является случай, когда аммиак принимает протон в кислотном растворе:

Рис. 23.1 Аммиак может захватить протон из азотной кислоты с помощью своей неподеленной пары электронов.

Один из способов взглянуть на этот процесс состоит в том, что атом аммиака отдает свою неподеленную пару протону. Поскольку неподеленные пары управляют этой химической реакцией, у нас есть новое определение кислотности и основности, которое называется «кислотность / основность по Льюису».«Основание Льюиса — это соединение, которое отдает электронную пару другому соединению (аммиак в нашем примере). Кислота Льюиса — это соединение, которое принимает электронную пару (ион H + в нашем примере).

Молекулярные значения

Основания Льюиса — это химические вещества, которые могут отдавать электронные пары. Кислоты Льюиса — химические вещества, которые могут их принимать. аммиак также может реагировать со многими другими соединениями.Например, аммиак может отдать свою неподеленную пару электронов BH 3 следующим образом:

Рис. 23.2 Неподеленная пара на аммиаке присоединяется к BH 3 .

В этом процессе аммиак является основанием Льюиса, а BH 3 — кислотой Льюиса.

Как правило, определение кислот и оснований Льюиса является наиболее полезным, поскольку оно является наиболее всеобъемлющим из трех определений. Например, определение кислоты по Бренстеду-Лоури включает HF, но не BH 3 , который не теряет протон при присоединении неподеленными парами на основании Льюиса.

Выдержка из Полное руководство для идиотов по химии 2003 Яна Гуча. Все права защищены, включая право на полное или частичное воспроизведение в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

Чтобы заказать эту книгу непосредственно у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете приобрести эту книгу на Amazon.com и Barnes & Noble.

Электролитическая диссоциация — обзор

1.1.1 ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТИЦ, ОБЛАДАЮЩИХ КИСЛОТНЫМИ ИЛИ ОСНОВНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Определение Аррениуса, известное как теория электролитической диссоциации (ТЭД), подходящее для описания водных растворов, исторически было первым определением такого рода. В нем говорится, что кислота — это вещество, склонное к диссоциации с образованием протонов, H + :

(1.1.1) HCl⇌H ++ Cl-,

, тогда как основание является донором гидроксид-ионов, OH :

(1.1.2) NaOH⇌Na ++ OH−.

В ионной форме кислотно-основное взаимодействие (нейтрализация) можно записать следующим образом:

(1.1.3) H ++ OH − ⇌h3O.

Подобные взаимодействия в молекулярных растворах характеризуются константой собственной кислотно-основной автоионизации, которая является важным параметром, описывающим кислотно-основные свойства растворителя. Например, константа автоионизации воды определяется следующим произведением:

(1.1.4) Kw⇌H + OH− = 10-14 298,15K.

Чем ниже значение этой константы, тем больше разница в показателях кислотности (pH) между стандартными растворами сильных кислот и оснований, что приводит к более широкому кислотно-щелочному диапазону для растворителя.Это относится не только к кислотно-основным равновесиям в водных растворах, но также относится к любому донорно-акцепторному взаимодействию в молекулярных растворителях, которые склонны к гетеролитической диссоциации с образованием «кислотных» и «основных» частиц, как предусмотрено соответствующим определением. кислот и оснований. Из уравнений (1.1.3) и (1.1.4) следует, что определение Аррениуса можно использовать только для описания кислотно-основных взаимодействий в водных растворах, поскольку реакция между «кислотой» растворителя и «основанием» растворителя может привести к образованию только молекул растворителя.В рассматриваемом случае этим растворителем является вода.

Более общее определение кислотно-щелочного равновесия в молекулярных растворителях было независимо предложено Бронстедом и Лоури, которые расширили термин «основание». По их словам, кислота является донором протонов, а основание они определили только как акцептор H + . Согласно определению Бренстеда – Лоури, диссоциация кислоты приводит к образованию протона и «сопряженного» основания:

(1.1.5) A⇌B + H +.

В молекулярных растворителях процесс (1.1.5) накладывается на другие кислотно-основные реакции, а именно на реакцию с нейтральными молекулами растворителя или с другими растворенными веществами кислотного или основного характера. Полный кислотно-основной процесс представлен уравнением типа:

(1.16) A1 + B2L⇌A2LH ++ B1.

Конечно, протоны не могут существовать как свободные частицы в молекулярных растворителях: они должны реагировать с молекулами растворителя, и такое взаимодействие в водных растворах приводит к образованию H 5 O 2 + (H + · 2H 2 O или [H 2 O · · · H · · · OH 2 ] + ) частиц.Точно так же ионы гидроксида в водных растворах существуют как H 3 O 2 (OH 2 · · · OH ). Чем сильнее кислота A 1 по сравнению с кислотой A 2 , тем полнее сдвиг реакции (1.1.6) вправо. Таким образом, определение Бренстеда-Лоури расширяет термин «кислотно-основное взаимодействие» на реакции, сопровождающиеся переносом протона от одного основания к другому. Например, согласно этому определению, гидролиз — это разновидность кислотно-основного взаимодействия

(1.1.7) HCO3− + h3O⇌CO2⋅h3O + OH−

с участием двух сопряженных пар, состоящих из кислоты и основания, различающихся на один протон:

(1.1.8) HCO3− + H + ⇌h3O,

(1.1.9) h3O − H + ⇌OH−.

Очевидным преимуществом определения Бренстеда – Лоури по сравнению с TED является тот факт, что кислотно-основное взаимодействие достигает равновесия между двумя парами конъюгатов в растворителе. При формулировании этого определения подходящими растворителями считались только различные протолитические среды, процесс диссоциации которых можно описать следующей схемой:

(1.1.10) HL⇌H ++ L−.

Тем не менее, позже оно использовалось для описания реакций протонного обмена в апротонных средах, поскольку это определение не имеет ограничений, касающихся химического состава частиц растворителя, а точнее их склонности к диссоциации с образованием сольватированного протон.

Следует отметить, что термины «кислота» и «основание» в теории Бренстеда – Лоури относятся только к функции данного вещества в протолитической реакции. Одно и то же вещество при определенных условиях может реагировать как кислота, а в других случаях оно может проявлять основные свойства.Кроме того, на относительную силу кислот и оснований значительно влияет сольватация реагентов и продуктов реакции.

Льюис [13] предложил электронную теорию кислот и оснований и дал более общее определение кислот и оснований в ее рамках. Кислоты определяются как акцепторы электронной пары, а ее доноры классифицируются как основания. Принципиальная схема кислотно-основного взаимодействия Льюиса описывается следующим уравнением:

(1.1.11) A +: B⇌A: B.

Согласно этому уравнению, оба рассмотренных выше определения протонной кислотности являются просто частными случаями определения Льюиса.В самом деле, протон — это электронодефицитная частица и акцептор электронной пары, поэтому его называют кислотой, а его акцепторами являются основания. Помимо протонов, к кислотам Льюиса можно отнести и другие электронодефицитные частицы, независимо от их заряда (Ni 2 + , BF 3 и т. Д.).

Наиболее общее определение кислот и оснований было сформулировано Усановичем [14,15], который предложил определение кислот как участников химической реакции, доставляющей катионы (среди них протон) или фиксирующих анион (включая один электрон). .Таким образом, основания являются донорами анионов (электронов) или акцепторами катиона (протонов). Однако это определение не стало общепринятым, в основном из-за его чрезмерной универсальности, поскольку большинство химических реакций можно отнести к кислотно-основным в рамках определения Усановича. Например, следующая окислительно-восстановительная реакция будет кислотно-основной реакцией:

(1.1.12) Fe3 ++ Cu + ⇌Fe2 ++ Cu2 +.

здесь Fe 3 + (электронодонор) — кислота, а Cu + (акцептор электрона) — основание.

Обычно определения кислот и оснований необходимы для классификации различных видов химических реакций, т.е. для разделения их на кислотно-основные и «прочие». Например, определение Бренстеда – Лоури делит реакции на кислотно-основные, которые характеризуются перераспределением протонов, и другие. В более широком определении Льюиса реакции делятся на кислотно-основные и окислительно-восстановительные, что означает, что в первом случае происходит перераспределение электронной плотности за счет электронных пар, а во втором случае речь идет о реакциях с переносом отдельных электронов.Поскольку химия касается как раз перераспределения электронов внешних оболочек, мы можем классифицировать все химические реакции как кислотно-основные по определению Усановича.

Тем не менее, в определении Усановича есть и положительные моменты. Итак, кислоты и основания классифицируются на основе их реакций с ионами (анионами и катионами), которыми являются основания и кислоты Льюиса. Следовательно, эту особенность следует добавить к определению Льюиса, чтобы дать наиболее общее определение кислот и оснований [16]: кислоты являются либо акцепторами неразделенной электронной пары (или аниона), либо донорами катиона, а основания являются либо донорами электронная пара (или анион) или акцепторы катиона.

Однако рассмотрим следующую реакцию, которая является кислотно-основной (по принципу Люкса – Флада):

(1.1.13) S2O72− + O2 − ⇌2SO42−.

Согласно приведенным выше определениям, оба реагента в левой части реакции (1.1.13) являются акцепторами аниона и, следовательно, должны рассматриваться как кислоты. Однако это не так, и известно, что расплавленные пиросульфаты являются очень агрессивной кислой средой. Определение Lux предоставляет один из возможных способов устранить это кажущееся противоречие.Напомним, что в 1939 г. Люкс предложил определение, в котором кислоты были определены как акцепторы оксидных ионов, а основания — как доноры оксид-ионов [17]. Итак, основное кислотно-основное взаимодействие Люкс-Флада можно описать уравнением (0.1). Позже некоторые исследования были выполнены Flood et al. № на расплаве пиросульфата калия [18–20]. Раздел исследований, изучающий реакции оксидного ионного обмена в расплавленных солях, теперь получил название «оксокислотность».

Следует отметить, что в литературе есть несколько любопытных интерпретаций оксокислотности, которые в большей или меньшей степени искажают исходное определение.Например, Делимарский и Барчук [3] дают «определение Люкс», где основание является донором оксидных или галогенид-ионов. Более того, по крайней мере, в русском переводе книги [21], «определение Люкс – Флад» означает, что кислота является донором оксидных ионов, а основание — акцептором O 2 — . Конечно, эти «определения» ошибочны, как можно убедиться, прочитав исходную статью Lux [17].

Обзор кислотно-щелочных и электролитных нарушений — Краткое изложение соответствующих состояний

Гипокалиемия — это уровень калия в сыворотке <3.5 мэкв / л. Клинические проявления обычно наблюдаются только при уровне калия в сыворотке <3,0 мэкв / л и включают мышечную слабость, изменения ЭКГ, сердечную аритмию, рабдомиолиз и почечные аномалии. Гипокалиемия может быть результатом снижения потребления калия, увеличения поступления калия в клетки, увеличения экскреции калия (например, из желудочно-кишечного тракта, с мочой или потом), диализа или плазмафереза. Существует несколько причин гипокалиемии, включая рвоту, тяжелую диарею, использование слабительных и очищающих кишечник средств при нервной булимии, хроническом алкоголизме, нервной анорексии, [13] Liu T, Nagami GT, Everett ML, et al.Очень низкокалорийные диеты и гипокалиемия: важность выведения аммония. Пересадка нефрола Dial. Март 2005; 20 (3): 642-6. https://academic.oup.com/ndt/article/20/3/642/1870537 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15735248?tool=bestpractice.com почечный канальцевый ацидоз, [14] Rose BD, Post TW. Клиническая физиология кислотно-основных и электролитных нарушений. 5-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 2001: 836-56. первичный альдостеронизм, нефропатии с истощением соли, [15] Godek SF, Godek JJ, Bartolozzi AR.Состояние гидратации у футболистов колледжа в течение последовательных дней предсезонных тренировок дважды в день. Am J Sports Med. 2005 июн; 33 (6): 843-51. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15827364?tool=bestpractice.com и муковисцидоз. [16] Дэйв С., Хонни С., Раймонд Дж. и др. Необычное проявление муковисцидоза у взрослого. Am J Kidney Dis. 2005 Март; 45 (3): e41-4. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15754262?tool=bestpractice.com Некоторые лекарства могут вызывать гипокалиемию, включая диуретики, лечение инсулином при диабетическом кетоацидозе или некетотической гипергликемии, бета-адренергические агонисты, такие как альбутерол или тербуталин, теофиллин, хлорохин, злоупотребление слабительными или использование очищающих кишечник агентов, а также введение витамина B12 или фолиевой кислоты в мегалобластная анемия.[14] Роза Б.Д., Сообщение TW. Клиническая физиология кислотно-основных и электролитных нарушений. 5-е изд. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 2001: 836-56.

Сильные взаимосвязи в кислотно-основной химии — моделирование протонов на основе предсказуемых концентраций сильных ионов, общих концентраций слабых кислот и pCO2

Цитата: Ring T, Kellum JA (2016) Сильные взаимосвязи в кислотно-основной химии — моделирование Протоны на основе прогнозируемых концентраций сильных ионов, общих концентраций слабых кислот и pCO 2 .PLoS ONE 11 (9): e0162872. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0162872

Редактор: Yeng-Tseng Wang, Kaohsiung Medical University, TAIWAN

Поступила: 29 июня 2015 г .; Одобрена: 31 августа 2016 г .; Опубликовано: 15 сентября 2016 г.

Авторские права: © 2016 Ring, Kellum. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все данные и полный файл сценария были загружены на Figshare, а именно: https://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.3206479.v1.

Финансирование: Эта работа была частично поддержана R01DK070910 и R01DK083961 из Национального института диабета, болезней органов пищеварения и почек (NIDDK) в JAK. Никакого другого финансирования не предоставлялось и не требовалось.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Естественной отправной точкой в ​​понимании кислотно-щелочного баланса является поиск объяснения того, что pH в любой указанной жидкости имеет точно наблюдаемое значение. Если это возможно, механизмы кислотно-основных нарушений можно сформулировать в терминах условий, определяющих pH. Оглядываясь назад, можно сказать, что это стремление не ново.

Браун и др. [1] в 1989 г. писали: «При анализе кислотно-щелочного баланса необходимо иметь в виду тот факт, что электронейтральность диктует, что сумма зарядов нереактивных ионов в моче ([Na + ] + [ K + ] — [Cl ]) должны быть равны и противоположны по знакам сумме зарядов буферных ионов плюс органических ионов.Таким образом, вклад экскреции с мочой в системный кислотно-щелочной баланс можно оценить либо путем измерения содержания буфера плюс органические ионы, либо нереактивных ионов в моче ».

Аналогичное понимание было продемонстрировано Lemann et al [2], сообщив о сильном эффекте, в результате которого отрицательный баланс всего тела [Na + ] + [K + ] — [Cl ] давал сильно положительный подкисляющий эффект. (Рисунок 3 в ссылке [2]).

Уже в 1914 году Спиро и Коппель [3] заметили, что в отличие от электролитов и общих концентраций слабых кислот и оснований, протоны и гидроксильные ионы не аддитивны в жидкостях с pH, наблюдаемым в плазме или моче, и написали уравнения, основанные на принцип баланса заряда, из которого можно вывести [H + ].Хотя эти идеи подтвердились [4, 5], традиционный дискурс в кислотно-щелочной среде пошел другим путем. Следовательно, отмечая, что водород повсеместно производится в метаболизме [6], количественный учет кислотно-щелочной химии был предпринят косвенно с точки зрения суммирования метаболитов, которые, как известно, участвуют в производстве или нейтрализации протонов [7]. Хотя это учебная версия кислотно-щелочного метода [8–10], она так и не вошла в клиническую практику. Это может быть связано с техническими требованиями к необходимым измерениям.

Следовательно, следует обратиться к пониманию кислотно-щелочного баланса с точки зрения измерений, которые более практичны. В данной статье предлагается такое понимание в форме отчета о балансе зарядов, проверяется достоверность этого выражения на большой клинической выборке и, независимо, с данными из основополагающей статьи Питтса и Александра [11]. Наконец, представлены некоторые следствия этой парадигмы для моделирования кислотно-щелочного баланса.

Материалы и методы

Модели и уравнения

Вывод теоретической модели представлен в полной форме в качестве дополнительного материала (текст S1), но здесь, в обзоре для облегчения понимания, сначала показаны результаты, демонстрирующие в простейшей возможной системе значение утверждения о том, что протоны не являются аддитивными. .Затем представлен эффект одной одновалентной слабой кислоты, полученной в [3–5,12,13].

Диссоциация воды (1)

Баланс заряда с SID (2)

Первоначальный теоретический эксперимент был проведен, чтобы продемонстрировать смысл центрального утверждения о том, что протоны не аддитивны [3], и тем самым мотивировать всю структуру этого исследования. В примере использовалось уравнение 2 с двумя произвольно отобранными жидкостями с SID от -3 до 3 мМ, которые были смешаны в соотношении 1: 1. Средние значения [H + ] и pH сравнивали с соответствующими значениями в смеси.

Одновалентная слабая кислота

(3) (4) (5)

Остаток расходов

(6)

Здесь SID («сильная ионная разница») — это разница между концентрациями полностью диссоциированного основания и полностью диссоциированной кислоты, K´w — константа диссоциации воды, K a — константа диссоциации слабой кислоты, а Atot — общая концентрация слабой кислоты. Составляющие SID и общая концентрация слабых кислот, Atot, могут быть непосредственно измерены и предсказаны, и, исходя из этого, можно определить концентрации протонов.Таким образом, концентрации протонов являются явными функциями других заряженных фрагментов, и, действительно, любой недостающий элемент может быть найден с учетом других.

Обобщение этого отношения на включение нескольких буферов, а также влияние CO 2 с использованием приведенных выше принципов представляет собой прямую физическую химию, приводящую к уравнениям, подобным уравнению 7 (для вывода и расширения на многомерные буферы см. Дополнительный материал S1 Text) (7)

Записи в уравнении 7 объяснены в таблице 1.

Как указано, действие фосфата, P, сосредоточено на второй диссоциации, поскольку в большинстве биологических жидкостей, включая первую и третью константу диссоциации, несущественны (но этот вопрос рассматривается в отдельных анализах, представленных в S1 Text).

Хотя уравнение 7 получено из базовой физической химии и математически обосновано, оно не обязательно имеет практическую пользу ни для физиологии, ни для медицины. Следовательно, SID рассчитывается на основе ряда измерений, каждое из которых имеет неточность, и аналогично все другие концентрации и константы диссоциации известны только приблизительно.Более того, физическая химия предполагает поведение, скажем, активности Na + по отношению к измеренному [Na], что трудно проверить [14]. Поэтому, помимо моделирования непосредственно в терминах измеренных концентраций, мы также используем модификацию Дэвиса [15] теории Дебая-Хюккеля для расчета коэффициентов активности.

Чтобы найти коэффициенты активности, ионная сила была получена из а затем, где c — вектор молярных концентраций, а Z — заряды. Для расчета ионной силы бикарбонат был рассчитан на основе измеренных pCO 2 и pH.

Источники данных и извлечение переменных

Для эмпирической проверки уравнения 7 мы использовали данные, полученные от пациентов в критическом состоянии с быстро меняющимися параметрами жидкости, электролита и кислотно-щелочного баланса. Важно отметить, что мы решили изучить данные этих пациентов по двум причинам. Во-первых, у них частые изменения жидкостного, электролитного и кислотно-основного статуса, так что можно наблюдать колебания pH. Было бы неэтично вызывать такие изменения у людей экспериментально. Во-вторых, из-за нестабильного характера этой популяции пациентов частые измерения артериального pH и переменных, необходимых для использования уравнения 7, производятся по клиническим причинам.

Мы проанализировали данные о 41 852 взрослых пациентах, поступивших в любое из 8 отделений интенсивной терапии (ОИТ) Медицинского центра Университета Питтсбурга в течение 8-летнего периода (июль 2000 г. — октябрь 2008 г.). После исключения пациентов, получавших заместительную почечную терапию, мы провели электронный поиск в записях пациентов, у которых было не менее 20 полных наборов данных о компонентах SID, фосфате, альбумине, pCO 2 и pH во время пребывания в ОИТ. Протокол исследования был одобрен Наблюдательным советом Питтсбургского университета.Мы использовали анонимные лабораторные значения, полученные исключительно по клиническим причинам. Поэтому информированное согласие получено не было.

Основываясь на времени измерения артериального pCO 2 и pH, мы использовали линейную интерполяцию других фрагментов с течением времени, чтобы получить наилучший возможный комбинированный набор одновременных значений для моделирования pH. За исключением лактата, pCO 2 и pH, все измерения проводились в венозной плазме, но предыдущий опыт показывает, что может быть минимальный сдвиг в других переменных [16].Предполагалось, что кальций и магний ионизированы на 50%.

Процедуры валидации

На основе 9 переменных ([Na + ], [K + ], [Cl ], [Ca ++ ], [Mg ++ ], [Альбумин], [P ], [Лактат ], pCO 2 ) pH был найден с использованием уравнения 7. Подходящий pH затем сравнивался с измеренным pH в моделях с каждым пациентом в качестве случайного фактора. Была использована та же процедура, включая коэффициенты активности, как описано Дэвисом [15].

Затем мы исследовали возможные источники расхождений между измеренным и смоделированным pH, используя уравнение 7, чтобы найти концентрацию неизвестного буфера с произвольным pKa, равным 7, или, если подобранная слабая кислота имела отрицательную концентрацию, она была установлена ​​на 0 и слабое основание было подобрано с использованием pKb, равного 6, чтобы обеспечить идеальную посадку. Важно отметить, что уравнение 7 не делает различий между зависимыми и независимыми переменными, а просто, основываясь на концентрациях вовлеченных веществ, примиряет тот факт, что сумма зарядов равна нулю.Следовательно, чтобы найти неизвестные концентрации слабых кислот, которые идеально подходят, [H + ] был рассчитан на основе измеренного pH и вставлен в уравнение 7 вместе с k , и другими переменными, оставив только одно неизвестное: Atot, который, таким образом, был найден для расчета баланса расходов. Точно так же мы исследовали, насколько должен измениться SID, чтобы получить идеальное совпадение между смоделированным и измеренным pH.

Поскольку первоначальная цель заключалась в проверке способности уравнения 7 предсказывать [H + ] в диапазоне 10 -7 –10 -8 на основе фрагментов с ошибками измерения на несколько порядков больше, был проведен теоретический анализ чувствительности. также использовались для расследования, возможно ли это вообще.Поскольку у нас не было повторных измерений, полученных при контролируемых или идентичных обстоятельствах, дальнейший анализ чувствительности был нереалистичным.

Сравнения и статистические процедуры

Чтобы сравнить различные примеры смоделированного pH с измеренным pH, мы построили диаграммы рассеяния, включая линию идентичности: x = y. Также мы нарисовали линию, представляющую оценку численности населения, полученную в результате использованного иерархического моделирования. Последнее является проблематичным [17], если независимая переменная, измеренная pH, не может быть получена без ошибок.Было сочтено невозможным выполнить регрессию Деминга для компенсации ошибки в измеренном pH, так как это требует недоступных знаний о соотношении ошибок между моделируемыми и измеренными переменными [18]. Кроме того, было трудно выполнить регрессию Деминга с учетом иерархического характера данных. Поэтому был построен график Бланда-Альтмана, чтобы проиллюстрировать функцию моделирования pH на основе концентрации при прогнозировании измеренного pH, учитывая тот факт, что измерения были сгруппированы, что потребовало подхода смешанной модели [19].Кроме того, в качестве упрощенной иллюстрации, моделирование было выполнено при разумных значениях стандартного отклонения измеренного pH с помощью процедуры SIMEX [20] непосредственно на измеренных и оцененных значениях pH [21], то есть игнорируя иерархический характер данных.

Наконец, мы получили прогноз на основе непараметрической оценки на основе ядра [22], в которой учитывалась кластеризация измерений внутри пациентов. Здесь непараметрическая модель, полученная из наших измеренных и смоделированных значений, использовалась для предсказания подобранных значений на основе измеренных значений.

Независимая проверка с использованием опубликованных данных

В качестве независимого исследования обоснованности подхода к пониманию pH мы изучили данные из основополагающей статьи Питтса и Александра [11]. Было проведено 24 эксперимента на 6 собаках, указанных в таблицах I и II их статьи. Поддающуюся титрованию кислотность измеряли как количество мочи с добавлением сильного основания для определения pH плазмы и сообщали вместе с потоком, pH и концентрациями фосфата и креатинина в конечной моче, а также pH плазмы.Из уравнения 7 (без учета не смоделированных фрагментов, включая креатинин с K b , равным 10 14-4,97 (pKa 4,97, как предполагается в Pitts and Alexander [11])) с учетом мочи [P], мочи [креатинина] и pH мы можем найти SID в моче и с теми же концентрациями рассчитать SID при pH плазмы. Вычитание их и умножение на поток дает оценку титруемой кислотности.

Процедуры моделирования

Все моделирование проводилось с использованием R (3.2.1) [23] путем нахождения простого корня уравнения 7 с точностью не менее 10 -22 .Алгоритм надежен и был проверен для получения единой оценки в каждом случае.

Чтобы учесть зависимость между данными, полученными от каждого отдельного пациента, был использован подход моделирования смешанных эффектов для сравнения измеренных значений с подобранным pH. Эту процедуру можно рассматривать как обобщение линейной регрессии, где точки пересечения и, возможно, наклоны могут изменяться пациентом в качестве случайных величин вокруг общей модели населения [24,25].

Отобранные наблюдения пациентов суммированы с помощью среднего значения и стандартного отклонения (SD).

Результаты

Первоначальный теоретический эксперимент

Рис. 1 и 2 демонстрируют, что [H + ] в смеси никогда не превышает среднее значение [H + ] в двух жидкостях, в то время как pH в смеси сложно соотносится со средним pH жидкостей. . Это формирует мотивирующую основу для понимания [H + ] и pH с точки зрения всех зарядов, присутствующих в жидкости.

Рис. 1. Рис. 1 показывает, что [H + ] в жидкости, смешанной 1: 1, не является простой функцией [H + ] в отдельных жидкостях.

Синяя линия обозначает идентичность. Результирующий [H + ] никогда не бывает выше среднего [H + ].

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0162872.g001

Представление общих данных

Только у небольшого числа пациентов были полные наборы данных, по крайней мере, с 20 точками времени. Из них также пришлось удалить несколько дубликатов. Однако мы успешно идентифицировали 2437 наблюдений от 76 пациентов. Пациенты отбирались только по наличию данных, а не на основе значений, и интерес представляла только взаимосвязь между измеренным и смоделированным pH, поэтому информация о пациентах не извлекалась.Среднее наблюдаемое значение pH составляло 7,377 с SD 0,097, тогда как среднее смоделированное значение pH составляло 7,446 с SD 0,118. Среднее значение pCO 2 составляло 40,877 мм рт. Ст. При стандартном отклонении 9,994 мм рт.

Взяв все измерения вместе, было найдено, что подобранный pH составляет 0,732 + 0,909 * измеренное значение pH; со стандартной ошибкой 0,099 и 0,013 на пересечении и наклоне, соответственно, со смешанной моделью, соответствующей случайному пересечению; P <0,001 как для точки пересечения, так и для наклона, рис.Признание иерархической структуры дало лучшую модель (P <0,001), но подгонка также случайного наклона не дала дальнейшего улучшения. Проверка остатков показала, что в модели нет проблем.

Использование коэффициента активности, описанного Дэвисом [15], привело к хорошему совпадению с точкой пересечения 0,0156 ± 0,1094, т. Е. 95% ДИ от -0,199 до 0,230 и, следовательно, статистически не отличным от нуля, и крутизной 0,9952 ± 0,0148, т. Е. 95% ДИ 0,966 1,024 который существенно не отличается от 1.Это показано на рис. 4.

Рис. 4. Рис. 4 показывает аппроксимацию, полученную с поправками на коэффициенты активности по Дэвису [15].

Синяя линия — оценка численности населения по смешанной модели со случайным пересечением. Пересечение существенно не отличается от 0, а наклон не отличается от 1.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0162872.g004

Здесь точки на диаграммах рассеяния и линии идентичности несмещены, в то время как линии, представляющие среднее значение генеральной совокупности из смешанного моделирования, смещены из-за предположения, что pH равен измерено без ошибок.Для данных, представленных на рис. 4, мы также провели несмещенный парный t-тест. Как и ожидалось, для большой выборки разница была значительной (P <0,001), но 95% доверительный интервал разницы был довольно узким (от -0,0136 до -0,0069) и близким к нулю.

Анализ чувствительности

Мы провели анализ чувствительности, чтобы подтвердить способность уравнения 7 информировать об изменении значений переменных. При смоделированном pH чистый заряд, измеренный левой частью уравнения 1, составлял от -5 * 10 -17 до 5 * 10 -17 i.е. фактически ноль при необходимости. Если [H + ] было разрешено увеличиваться на 10% от смоделированного значения, чистый сбор увеличился на 0,0027 (среднее значение) — (0,0008–0,0048, диапазон). Это было похоже на открытие, если бы SID увеличился на 10%: 0,0037 (среднее значение) — 0,0014–0,0060 (диапазон). Изменения того же порядка наблюдались при 10% изменении pCO 2 и концентрации альбумина.

Непараметрический анализ и анализ Бланда-Альтмана

Также использование алгоритма SIMEX [21] для исправления ошибки в измеренном pH (игнорирование иерархического характера данных) дало результат перехвата.930 ± 0,129 и наклон 1,125 ± 0,017, оба статистически значимо отличаются от 0, P <0,001 на данных, соответствующих рис. 4. Это можно сравнить с линейной регрессией на тех же данных, что дает точку пересечения -0,574 и наклон 1,077 и очень похожие стандартные ошибки. . Кроме того, мы получили несмещенный прогноз на основе непараметрической оценки на основе ядра [22]. Некоторые результаты представлены на рис. 5.

Кроме того, на рис. 6 представлен график Бланда-Альтмана подгонки на основе концентраций, указывающий на хорошее соответствие измеренного и смоделированного pH и отсутствие связи со средним значением.

Анализ разницы между смоделированным и измеренным pH

Подбор концентрации неизвестной слабой кислоты с pKa 7 дало идеальное соответствие для 2183 измерений со средней концентрацией 7 мМ, а оставшиеся 254 идеально соответствовали слабому основанию с pKb 6 и средней концентрацией 5 мМ. Концентрация подобранных неизмеренных слабых кислот имела значительную отрицательную корреляцию с pH (P <0,001), но эффект был очень небольшим (корреляция -0,14), и то же самое было верно для неизмеренного слабого основания.Кроме того, мы нашли для всех образцов необходимую дельта-SID, чтобы обеспечить идеальное соответствие между смоделированным и измеренным pH. Медиана дельта SID составляла -4 мМ, что почти равно среднему значению, с диапазоном от -16,7 мМ до 15,3 мМ. 89% значений дельта были отрицательными, как и ожидалось, поскольку смоделированный pH был выше измеренного pH.

Далее мы исследовали разницу между смоделированным и измеренным pH. Среднее стандартное отклонение внутри пациента этой разницы составило 0,044 (диапазон от 0,008 до 0,238), а средний коэффициент вариации (стандартное отклонение / среднее значение) был -1.6 и не зависит от длины ряда (P = 0,94). Точно так же разница между смоделированным и измеренным pH не была связана с продолжительностью ряда для отдельных пациентов.

Мы построили график (рис. 7) для 76 пациентов зависимости между стандартным отклонением разницы между расчетным и измеренным pH и соответствующими средними значениями. Относительно однородное распределение может указывать на возможность применения единой коррекции для всех пациентов.Чтобы изучить эту возможность, мы использовали одну фиксированную поправку 6 мМ pKa 7 слабой кислоты для всех измерений, и это оказалось успешным, как показано на рис. 8.

Рис. 7. На рис. 7 показана взаимосвязь между стандартными отклонениями разницы между смоделированным и расчетным pH в зависимости от соответствующих средних значений для 76 пациентов.

Площадь кружков пропорциональна размеру выборки.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0162872.g007

Графики подобранного и измеренного pH с течением времени в двух самых длинных сериях показаны на рисунках 9 и 10. Очевидно, как и во всех сериях, что измеренный pH колеблется, pH моделируется на основе изменений 9 переменных. в близком приближении — корреляция в этих рядах составляет 0,93 (95% ДИ: 0,90–0,95) между двумя значениями pH.

Независимая проверка уравнения 7

Для данных Pitts and Alexander [11] среднее значение наблюдаемой титруемой кислотности было 0.242 ммоль / мин по сравнению с 0,245 ммоль / мин, как рассчитано на основе уравнения 7 (p = 0,893, 95% ДИ для разницы от -0,061 ммоль / мин до 0,054 ммоль / мин, и корреляция между значениями составила 0,999). Следовательно, из этих старых результатов получено дальнейшее обоснование модели кислотно-щелочного баланса заряда.

Обсуждение

Теоретическая справедливость уравнения 7 неоспорима с точки зрения физической химии, с незначительным добавлением зарядов на альбумин, что эмпирически подтверждено Уотсоном [13]. Однако демонстрация полезности уравнения 7 в наборе клинических данных является сложной задачей.Очень простая иллюстрация проблемы, на которой мы фокусируемся, представлена ​​на рисунках 1 и 2, где рассматривается только смешивание 1: 1 двух жидкостей, в котором [H + ] не может быть предсказано с помощью усреднения [H + ], но определяется исключительно SID.

Мы должны подчеркнуть, что мы не пытаемся разработать довольно сложный способ определения pH расчетным путем на основе ряда измерений, поскольку всегда было бы проще измерить pH напрямую, даже если это имеет свои собственные сложности [26].Напротив, этот анализ мотивировал тот факт, что, если мы сможем показать, что pH может быть рассчитан с достаточной точностью из других переменных, которые можно легко измерить клинически, мы можем выдвинуть идею о том, что pH определяется механически на основе этих других зарядов. Если уравнение 7 принимается как действительное, возникает сильная взаимосвязь между заряженными фрагментами. Это отношение следует понимать как причинное, поскольку изменения в других заряженных фрагментах неизбежно приводят к изменениям в [H + ] и наоборот.Это должно проложить путь к лучшему пониманию кислотно-щелочного баланса, поскольку составляющие SID и общие концентрации слабых кислот ведут себя предсказуемо в отличие от [H + ] [3] и бикарбоната [27].

Чтобы интерпретировать эмпирические результаты, нам нужно сначала рассмотреть, как измерения зарядов, скажем, составляющих SID с ошибкой в ​​миллимолярном диапазоне, могут позволить оценить концентрацию протонов в диапазоне, который на несколько порядков ниже. Отмечая в уравнении 7, что в отдельных членах преобладают концентрации протонов и очень маленькие коэффициенты диссоциации в знаменателях, объясняется, почему уравнение баланса зарядов оказывается чрезвычайно чувствительным к концентрациям протонов, что позволяет определять их с разумной точностью.Это действительно подтверждается нашим анализом чувствительности, поскольку изменение [H + ] на 10% привело к аналогичному эффекту в левой части уравнения 7, как и изменение SID на 10%.

Учитывая характер данных наших пациентов, включая ошибки во всех измерениях и тот факт, что концентрации компонентов SID и измеренные слабые кислоты были линейно интерполированы на время измерений pH и pCO 2 , мы должны ожидать большого разброса и индивидуальная ошибка в наших результатах.Как видно на рисунках, включая график Бланда-Альтмана на рис. 6, это действительно так.

Также уравнение 7, основанное на моделировании эффекта альбумина, как описано Уотсоном [13], предполагает контроль pH-зависимого взаимодействия между альбумином, кальцием и магнием. Хотя бесплатный заряд альбумина использовался для измерения концентрации альбумина [28], мы не можем предполагать, что это всегда просто. Например, было обнаружено, что связывание кальция с альбумином снижает уремию [29].Однако общий эффект от этой головоломки, нарушающий моделирование pH, вряд ли будет большим.

В качестве первого шага в представлении результатов несмещенные диаграммы рассеяния смоделированного pH как функции измеренного pH продемонстрировали сильное эмпирическое соответствие с немодифицированными результатами и даже больше, если были введены коэффициенты активности [15] (рис. 3 и 4). Для последнего мы обнаружили очень узкий 95% доверительный интервал (от -0,0136 до -0,0069), убедительно свидетельствующий о том, что измеренный pH очень хорошо предсказывался смоделированным pH, хотя, как и ожидалось для такой большой выборки, имелась статистически значимая ( но физиологически и клинически несущественная) разница (P <0.001).

Подбор линии, представляющей среднюю совокупность из использованных смешанных моделей, был смещен из-за возможной ошибки измерения измеренного pH. Конечно, нельзя безошибочно измерить pH [26,30,31]. Это, очевидно, не влияет на графики разброса, но, чтобы учесть проблему, мы подобрали непараметрические модели. Впервые применив алгоритм SIMEX [20], мы продемонстрировали, что формальная взаимосвязь линейных моделей между оцененным и измеренным pH не была артефактом, вызванным игнорированием ошибки в измеренном pH.Однако по практическим причинам эта оценка игнорировала иерархический характер данных. Поэтому мы также оценили взаимосвязь между измеренным и смоделированным pH с помощью непараметрической оценки на основе ядра [22], которая учитывала кластеризацию данных. С помощью этого метода мы обнаружили, что предсказанные значения были очень близки к измеренным значениям (рис. 5). В этой ситуации ошибки измерения pH не могли повлиять на результаты вычислений суммы квадратов, как это происходит в простых регрессионных моделях.Также график Бланда-Альтмана показал разумное согласие между смоделированным и измеренным pH.

Способность корректировки коэффициентов активности согласно Дэвису [15] для улучшения моделирования, как видно из сравнения рисунков 3 и 4, весьма обнадеживает. Также ранее полученный очень точный прогноз измеренного pH был также получен с поправкой на ионную силу [12]. Тем не менее, теорию растворов электролитов нельзя рассматривать как определенную [32], поэтому в остальной части обсуждения мы сосредоточимся в первую очередь на результатах, полученных с нескорректированными входными измерениями.

Для обследованных здесь пациентов было очевидно, что имело место статистически значимое и физиологически важное смещение, в соответствии с которым подобранный pH, основанный на концентрациях, завышал измеренный pH. Мы установили, что это не произошло из-за случайной ошибки, и поэтому попытались изучить возможные объяснения отклонения от измеренного pH. Действительно, было высказано предположение, что наши знания о переводе измеренных концентраций в истинные активности и в моделировании ионных взаимодействий в целом далеко не убедительны [14], хотя полученные значения активности a.м. Дэвис [15], по-видимому, смог убрать большую часть смещения. Примечательно, что получение последовательных измерений pH, которые ниже смоделированных значений, сообщалось ранее и относилось непосредственно к физической химии [26].

Отложив в сторону данные с поправкой на коэффициент активности, мы сосредоточились скорее на возможности того, что плазма нашего пациента содержала неучтенные молекулярные частицы. В конце концов, эти пациенты были в критическом состоянии, и у таких пациентов часто обнаруживаются неизмеренные анионы в отличие от здоровых людей [33] и, возможно, в большей степени, когда имеется ацидоз [34].

Наши результаты демонстрируют, что, изменив уравнение 7 одним членом, определяющим неизмеряемую слабую кислоту или слабое основание, мы смогли получить идеальное соответствие для всех измерений с разумными значениями концентраций и коэффициентов диссоциации для постулируемых недостающих фрагментов. Кроме того, как показано на фиг. 8, присвоение всем образцам общей слабой кислоты с концентрацией 6 мМ и pKa 7, по-видимому, улучшило соответствие между измеренным и смоделированным pH.

Одна привлекательная особенность используемого здесь метода заключается в том, что он позволяет проводить прямые тесты на важность любой смеси определенных слабых кислот или оснований, но, очевидно, невозможно было продвинуться дальше с этим подходом без доступа к образцам крови этих пациентов.Точно так же могут возникнуть проблемы при измерении компонентов SID и для того, чтобы увидеть, может ли это одно только объяснить смещение, мы подобрали значение SID, чтобы обеспечить идеальное совпадение, и увидели, что это значение в среднем на 4 мМ слишком велико.

Кроме того, мы также должны учитывать возможность систематической ошибки выборки. Использовались данные из существующих электронных медицинских карт, и невозможно было более подробно подтвердить какую-либо гипотезу из-за отсутствия точного соответствия. Кроме того, из практических соображений мы использовали только очень небольшую часть обширного доступного материала.Возможно, что пациенты с более длительным пребыванием и более тяжелым заболеванием были чрезмерно представлены в отобранной выборке, поскольку у них с большей вероятностью было достаточно значений, чтобы их можно было подобрать. Однако мы не обнаружили взаимосвязи между длиной ряда и отклонением между смоделированным и измеренным pH. По этой причине и по причинам, указанным выше, мы считаем маловероятным, что наша интерпретация уравнения 7 может дать полезную информацию о pH ограничена только этими тяжелобольными пациентами.

Наконец, индивидуальное идеальное моделирование для каждого измерения может быть достигнуто путем очень скромной настройки модели путем добавления слабой кислоты с правдоподобными характеристиками поверх других измерений.Это не статистическое упражнение, а прямая математическая операция. Это убедительное доказательство надежности и универсальности физиологической модели, лежащей в основе уравнения 7. Кроме того, мы ранее показали, что pH смесей растворов, содержащих различные концентрации электролитов и буферы, может быть точно предсказано с использованием уравнений, аналогичных используемым. здесь [12]. Аналогичные результаты были получены для людей при максимальных физических нагрузках [16] и животных, которым была проведена жидкостная реанимация [35].

Несмотря на остаточные числовые оговорки, очень обнадеживает тот факт, что для отдельных пациентов колебания измеренного и установленного pH довольно хорошо совпадают, как показано на рисунках 9 и 10.

На основании этих результатов мы заключаем, что мы предоставили значительную эмпирическую поддержку уравнению 7, как мы и пытались.

Независимое подтверждение справедливости уравнения 7 также получено из анализа данных Питтса и Александра [11]. Как показано в разделе результатов, уравнение 7 позволило оценить два значения SID при pH мочи и плазмы, из которых была получена очень хорошая оценка измеренной титруемой кислотности.Это указывает на то, что оценка SID из уравнения 7 соответствует требуемой точности. Эти данные были предметом редакционного внимания в American Journal of Physiology [36] из-за их важности для понимания того, как происходит выведение кислоты почками. Поэтому нам очень интересно, что количественные результаты Питтса и Александра [11] могут быть точно отражены в нашем кислотно-основном дискурсе как пример согласованности в моделировании кислотно-щелочного баланса.

Ясно, что уравнение 7 позволяет определять любую отдельную переменную с учетом других, и, таким образом, не требуется никакой дихотомии между независимыми и зависимыми переменными.Следовательно, учитывая, что это уравнение, которое было получено a priori из физической химии, теперь подтверждено эмпирически, мы можем заключить, что существует сильная взаимосвязь между всеми заряженными фрагментами в любом жидкостном отсеке.

Природа и значение этой взаимосвязи между заряженными частицами в жидкости обсуждались в течение многих лет. Стюарт [4] высказал предположение, что другие заряженные частицы в уравнении 7 определяют [H + ]. Сиггаард-Андерсен писал в 1995 году: «Из-за принципа электронейтральности изменения в статусе ионов водорода автоматически влекут за собой изменения в статусе электролита, но обратное не обязательно» [37].Напротив, если принять уравнение 7, взаимосвязь между pH и SID будет сильной и механистической и явно модулируется другими факторами. Это действительно правда, что SID отражает разницу между добавленным сильным основанием и сильной кислотой [38] — эта разница непосредственно не очевидна в pH в биологических растворах. Это было ясно Спиро и Коппелу в 1914 году, когда они заявили, что протоны не аддитивны [3], как продемонстрировано в нашем моделировании (рис. 1 и 2). Следовательно, влияние SID на pH — это комбинированный эффект сильного основания и кислоты, который, по мнению немногих, следует игнорировать, даже если может быть трудно принять, что уравнение 7 (или уравнение 2) необходимо для его количественной оценки.

Понимание того, что существует сильная и предсказуемая взаимосвязь между концентрациями заряженных фрагментов, вовсе не нова [3] и, конечно же, не является диковинной [1].

В классических экспериментах было обнаружено, что компоненты SID (Cl ) необходимы для уравновешивания потоков протонов в собирательном канале [39], а у нормальных людей потребление хлорида натрия имело независимый и классически необъяснимый эффект на ацидоз [40]. ]. Авторы [40] упомянули, что расчет SID в результате увеличения потребления хлорида натрия может объяснить полученные данные.В статье 1955 года Гибиша и Питтса [41] внепочечная буферизация респираторных кислотно-щелочных нарушений была объяснена компонентами SID и слабыми кислотами:

  1. Перенос хлорида через мембрану эритроцита;
  2. сдвиг натрия и калия через внеклеточную границу, кроме мембраны эритроцитов;
  3. перенос неорганического фосфата через неизвестную внеклеточную границу; и
  4. значительные изменения в обмене лактата .

Все эти примеры демонстрируют, что в классической физиологии строго соблюдались требования, предъявляемые физической химией и балансом зарядов к движениям ионов и протонов. Наше намерение — возродить эту традицию. Демонстрация с использованием данных Питтса и Александра [11] того, что оценка SID, полученная из уравнения 7, верна, является первой демонстрацией того, что мы должны думать о сильных ионах, когда пытаемся понять участие почек в кислотно-щелочной регуляции [2]. .

Одним из ограничений нашего исследования является то, что мы не смогли предоставить подробный отчет о неизмеряемых видах, чтобы доказать, что мы можем моделировать pH все более хорошо. Однако мы никогда не должны ожидать, что сможем точно доказать правильность теоретического уравнения с помощью эмпирического анализа клинических образцов, какими бы полными они ни были. Тем не менее, идеальное соответствие, полученное в лабораторных условиях [12], и очень хорошее соответствие, полученное с помощью поправочных коэффициентов активности [15], обеспечивают значительную поддержку конструкции в дополнение к ее получению из физической химии.Следующий шаг — показать, что моделирование кислотно-щелочной физиологии на основе сильных ионов преодолевает ограничения традиционной модели, в частности, в учете почечного воздействия на кислотно-щелочной баланс [42,43] или эффектов, связанных с жидкостной реанимацией. или экстракорпоральные методы лечения (например, диализ). Теоретические и экспериментальные работы в этом направлении продолжаются.

В заключение, наше исследование обеспечивает экспериментальную проверку уравнения 7, которое устанавливает сильную и механистическую связь между сильными ионами и кислотно-основным действием.Таким образом, уравнение 7 должно быть полезным инструментом для изучения кислотно-основных отношений в физиологии и медицине. Возвращаясь к классической физиологии, мы привели ряд иллюстраций полезности этой конструкции.

Безопасные методы хранения кислот и щелочей на рабочем месте

Кислоты и щелочи имеют много полезных промышленных применений, но если с ними не обращаться осторожно, они могут разрушить коммерческую собственность и нанести вред здоровью человека. Кислоты и основания классифицируются как 8-й класс — коррозионные вещества, и они способны повреждать другие материалы, такие как металл, камень и человеческое тело, посредством сложных химических процессов.Большинство коррозионных химикатов представляют собой кислоты или основания, однако существуют и другие опасные вещества, которые также обладают коррозионными свойствами, что представляет собой дополнительный риск для их преобладающих опасных свойств, таких как воспламеняемость.

Кислоты — это вещества с уровнем pH менее 7 и кислым вкусом. С другой стороны, основания имеют уровень pH больше 7 и имеют горький вкус. Кислоты нейтрализуют основания, а основания нейтрализуют кислоты.

Примеры кислот:

  • Кислота соляная
  • Серная кислота
  • Азотная кислота

Вот некоторые примеры баз:

  • Натрия гидроксид
  • Гидроксид калия
  • Гидроксид аммония

Кислоты и щелочи представляют собой множество рисков для людей и имущества, поэтому их необходимо хранить и обращаться с ними безопасным и совместимым образом.Теперь мы опишем некоторые практические меры, которые можно предпринять для снижения риска, который кислоты и щелочи представляют для людей и имущества на рабочем месте.

Отделить кислоты от оснований

При хранении кислот и оснований на рабочем месте очень важно обеспечить достаточное разделение между ними. Если кислоты и основания смешиваются, это может привести к бурной реакции нейтрализации. Например; если сильная кислота, такая как соляная кислота, смешана с сильным основанием, например гипохлоритом натрия, это приведет к бурной химической реакции, которая приведет к выделению большого количества тепла и газа.

2HCl (водн.) + NaClO (водн.) → Cl2 (г) + h3O (ж) + NaCl (водн.)

Как видно из химической формулы, при смешивании этих двух кислот и оснований образуется газообразный хлор. Газообразный хлор очень токсичен, и при его вдыхании может вызвать острое отравление газообразным хлором. Симптомы отравления газообразным хлором включают затрудненное дыхание, раздражение носа и горла, тошноту и головные боли.

Во время реакций нейтрализации кислотой и щелочью образование газов вызывает разбрызгивание коррозионного раствора.Попадание брызг раствора в глаза или на кожу легко может привести к кислотным ожогам и слепоте.

Чтобы снизить риск смешивания кислот и оснований, рекомендуется хранить кислоты и основания в отдельных шкафах безопасности. Если их нельзя хранить в отдельных шкафах безопасности, кислоты и щелочи должны храниться в отдельных отсеках внутри шкафа. Эти отдельные отсеки также должны иметь отдельные составы для локализации разливов.

Разделить несовместимые классы опасных грузов

Помимо отделения кислот от оснований, все коррозионные вещества, включая кислоты и основания, должны быть отделены от других несовместимых классов опасных грузов.Существует девять различных классификаций опасных грузов, и в рамках этих девяти классификаций существует ряд классов, несовместимых с коррозионными веществами. Некоторые из несовместимых классов включают:

  • Класс 3 — Легковоспламеняющиеся жидкости
  • Подкласс 4.2 — Самовозгорающиеся вещества
  • Раздел 5.1 — Окисляющие вещества
  • Раздел 5.2 — Органические пероксиды

Если несовместимые классы опасных грузов смешиваются, это может привести к бурным химическим реакциям, которые могут привести к взрывам, пожарам и быстрому выделению тепла и токсичных газов.Сильные химические реакции могут привести к травмам и значительному материальному ущербу. Чтобы снизить риск бурных химических реакций, несовместимые классы опасных грузов должны быть разделены на определенные расстояния, указанные в таблице разделения опасных грузов, или храниться в отдельных шкафах для хранения химикатов. Необходимые требования по разделению несовместимых классов опасных грузов можно найти, загрузив нашу БЕСПЛАТНУЮ таблицу разделения опасных грузов.

Храните кислоты и щелочи в соответствующем коррозионно-стойком шкафу для хранения

Чтобы обеспечить соблюдение правил перевозки опасных грузов, очень важно хранить кислоты и основания в соответствующем коррозионно-стойком шкафу для хранения.Австралийский стандарт, определяющий требования к хранению коррозионных веществ: AS3780-2008 — Хранение и обращение с коррозионными веществами .

Раздел 4 настоящего стандарта описывает требования к конструкции шкафов для хранения агрессивных веществ. Эти требования включают:

  • Шкафы должны иметь самозакрывающиеся, плотно закрывающиеся двери, удерживаемые защелками в двух или более точках. Двери не должны открываться внутрь и должны открываться изнутри шкафа.
  • Дно шкафа должно образовывать непроницаемый для жидкости поддон глубиной не менее 150 мм и способный вмещать не менее 25% вместимости шкафа.
  • Любые полки в шкафах должны обеспечивать свободное движение воздуха.
  • Стены, пол, двери и крыша шкафа должны быть изготовлены из коррозионно-стойких материалов или защищены антикоррозийным покрытием или покрытием.

Если кислоты и щелочи хранятся в шкафу, не имеющем этих характеристик, шкаф не будет соответствовать требованиям, и вы подвергнетесь риску финансовой ответственности из-за несоблюдения этих требований.

Последнее требование к конструкции предусматривает возможность изготовления коррозионно-стойких шкафов для хранения из коррозионно-стойкого материала или футеровки коррозионно-стойкой футеровкой. Из-за этого положения на рынке доступны два различных типа шкафов для хранения, устойчивых к коррозии. Если вы храните сильные кислоты, такие как соляная кислота и серная кислота, лучше использовать шкаф, изготовленный из коррозионно-стойкого материала, такого как полиэтилен.Если вы храните более слабые кислоты, их можно безопасно хранить в металлическом шкафу с коррозионно-стойким покрытием. Однако, если обшивка шкафа будет поцарапана или поцарапана, шкаф начнет корродировать, что сделает шкаф небезопасным для хранения коррозионных веществ.

Следующие шаги

Кислоты и щелочи являются едкими веществами и должны храниться в безопасных условиях. При хранении кислот и оснований на рабочем месте очень важно изолировать их и хранить вдали от других несовместимых классов опасных грузов.

Добавить комментарий

©2021 «Детская школа искусств» Мошенского муниципального района