2.1-Chemical Properties of Acids and Bases

2.1-Chemical Properties of Acids and Bases Important Formulae

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Acids and bases are two fundamental classes of compounds that exhibit distinct chemical properties. Understanding these properties is essential for studying their behavior in reactions and their applications in various fields.

2.1.1 Definition of Acids and Bases

Acids: Substances that release hydrogen ions (H+) when dissolved in water. They have a sour taste and turn blue litmus paper red.

Bases: Substances that release hydroxide ions (OH-) in water. They have a bitter taste and turn red litmus paper blue.

2.1.2 Chemical Properties of Acids
  • Reaction with Metals: Acids react with certain metals to produce hydrogen gas and a salt. For example:
    • Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
  • Reaction with Carbonates: Acids react with carbonates to produce carbon dioxide, water, and a salt. For example:
    • HCl + Na2CO3 → 2NaCl + H2O + CO2
  • Neutralization Reaction: Acids react with bases to form salt and water. For example:
    • HCl + NaOH → NaCl + H2O
  • Effect on Indicators: Acids turn blue litmus paper red and phenolphthalein colorless.
2.1.3 Chemical Properties of Bases
  • Reaction with Acids: Bases react with acids in a neutralization reaction to produce salt and water. For example:
    • NaOH + HCl → NaCl + H2O
  • Reaction with Non-Metals: Bases can react with non-metal oxides to form salts and water. For example:
    • Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
  • Effect on Indicators: Bases turn red litmus paper blue and phenolphthalein pink.
  • Reaction with Fats and Oils: Bases can saponify fats and oils, producing soap and glycerol. For example:
    • Fat + NaOH → Soap + Glycerol
2.1.4 Uses of Acids and Bases

Acids and bases have numerous practical applications:

  • Acids: Used in batteries (sulfuric acid), food preservation (acetic acid), and cleaning agents (hydrochloric acid).
  • Bases: Used in manufacturing soap, paper, and as cleaning agents (sodium hydroxide).
2.1.5 Safety and Handling

Both acids and bases can be hazardous:

  • Acids: Can cause burns on contact with skin; should be handled with care and appropriate safety gear.
  • Bases: Can also cause burns and damage; proper handling procedures must be followed.
2.1.6 Summary of Properties

In summary, acids and bases exhibit distinct chemical properties, including reactions with metals, carbonates, and indicators, as well as neutralization processes. These properties form the basis for their various applications in daily life and industry.

2.1 - Acids और Bases के रासायनिक गुण

इस खंड में हम अम्लों और क्षारों के रासायनिक गुणों के बारे में अध्ययन करेंगे। इन गुणों का अध्ययन करने से हमें अम्लों और क्षारों के व्यवहार को समझने में मदद मिलती है।

1. अम्लों के रासायनिक गुण
  • अम्ल पानी में घुलकर हाइड्रोजन आयन ($H^+$) उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए, हाइड्रोक्लोरिक अम्ल ($HCl$) पानी में घुलकर $H^+$ आयन और $Cl^-$ आयन उत्पन्न करता है।
  • अम्लों का धातुओं के साथ अभिक्रिया में हाइड्रोजन गैस ($H_2$) उत्पन्न होता है। उदाहरण के लिए:
    • जिंक और हाइड्रोक्लोरिक अम्ल की अभिक्रिया:
      $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$
  • अम्ल अपने प्रतिक्रियाशील गुणों के कारण पोटैशियम परमैंगनेट ($KMnO_4$) और ब्लीचिंग पाउडर जैसे यौगिकों के साथ अभिक्रिया करते हैं।
  • अम्लों का स्वाद खट्टा होता है। उदाहरण: नींबू का रस, सिरका आदि।
2. क्षारों के रासायनिक गुण
  • क्षार पानी में घुलकर हाइड्रॉक्साइड आयन ($OH^-$) उत्पन्न करते हैं। उदाहरण के लिए, सोडियम हाइड्रॉक्साइड ($NaOH$) पानी में घुलकर $Na^+$ और $OH^-$ आयन उत्पन्न करता है।
  • क्षारों का अम्लों के साथ अभिक्रिया में नमक और पानी का निर्माण होता है। इसे न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रिया कहा जाता है। उदाहरण:
    • हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और सोडियम हाइड्रॉक्साइड के बीच न्यूट्रलाइजेशन:
      $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$
  • क्षारों का स्वाद कड़वा होता है। उदाहरण: साबुन, चूना आदि।
  • क्षारों का विशेष गुण यह है कि वे प्रोटीन से अभिक्रिया करके उसे घोल सकते हैं।
3. अम्ल और क्षार के बीच अभिक्रिया
  • अम्ल और क्षार का आपस में मिलकर प्रतिक्रिया करना न्यूट्रलाइजेशन प्रतिक्रिया कहलाती है, जिससे पानी और नमक बनता है। उदाहरण:
    • अम्ल + क्षार → पानी + नमक
  • अम्ल और क्षार दोनों के गुण एक-दूसरे को संतुलित करते हैं, जिससे उत्पाद का pH मान 7 के आसपास होता है।
4. अम्ल और क्षारों का प्रभाव
  • अम्ल और क्षार दोनों के प्रभाव को मापने के लिए pH पैमाना का उपयोग किया जाता है। pH 0 से 6 तक अम्लीय, pH 7 न्यूट्रल और pH 8 से 14 तक क्षारीय माना जाता है।
  • अम्लों और क्षारों का प्रभाव रंग बदलने के रूप में भी देखा जा सकता है, जैसे लिटमस पेपर पर अम्ल नीला पेपर लाल कर देता है, जबकि क्षार लाल पेपर को नीला कर देता है।
5. सामान्य रासायनिक अभिक्रियाएँ
  • अम्ल और क्षार दोनों को संतुलित करने के लिए न्यूट्रलाइजेशन के अलावा अन्य अभिक्रियाएँ भी होती हैं।
  • अम्ल और क्षारों के घुलने पर उत्पन्न होने वाले आयनों का प्रभाव अनेक रासायनिक प्रतिक्रियाओं में देखा जा सकता है, जो विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं में उपयोगी होते हैं।

You have been provided with three test tubes. One of them contains distilled water and the other two contain an acidic solution and a basic solution, respectively. If you are given only red litmus paper, how will you identify the contents of each test tube?

Solution:
To identify the contents of the three test tubes using only red litmus paper, you can follow these steps:

  1. Test the first test tube: Dip the red litmus paper into the solution. If the paper turns blue, that test tube contains the basic solution. If it remains red, then it could either be distilled water or the acidic solution.
  2. Test the second test tube: Use a fresh piece of red litmus paper and dip it into the second test tube. Again, if the paper turns blue, this test tube contains the basic solution. If it stays red, then it might be either distilled water or the acidic solution.
  3. Identify distilled water: For the third test tube, you can use the results from the first two tests. If one of the test tubes turned the red litmus paper blue, that one is the basic solution. The test tube that did not change the color of the litmus paper and did not turn blue is the acidic solution, and the remaining one is distilled water.
By this process of elimination and observation, you can identify the contents of each test tube.

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Why should curd and sour substances not be kept in brass and copper vessels?

Solution:

Why Should Curd and Sour Substances Not Be Kept in Brass and Copper Vessels?

Curd and sour substances are acidic in nature. When stored in brass and copper vessels, a chemical reaction occurs between the acids and the metals, leading to the formation of toxic compounds like copper salts. These reactions can cause the food to taste metallic and may result in food poisoning. Brass contains zinc, which can also react with acids, further contaminating the food. Therefore, to ensure safety and maintain the quality of curd and sour substances, it is advisable to use glass, ceramic, or food-grade plastic containers instead.

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Which gas is usually liberated when an acid reacts with a metal? Illustrate with an example. How will you test for the presence of this gas?

Solution:

Which Gas is Usually Liberated When an Acid Reacts with a Metal?

When an acid reacts with a metal, hydrogen gas is usually liberated. For example, when hydrochloric acid (HCl) reacts with zinc (Zn), the reaction produces zinc chloride (ZnCl2) and hydrogen gas (H2):

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 ↑.

To test for the presence of hydrogen gas, a lit splint can be brought near the gas. If hydrogen is present, it will produce a characteristic 'pop' sound due to combustion.

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Metal compound A reacts with dilute hydrochloric acid to produce effervescence. The gas evolved extinguishes a burning candle. Write a balanced chemical equation for the reaction if one of the compounds formed is calcium chloride.

Solution:

Reaction of Metal Compound A with Dilute Hydrochloric Acid

When metal compound A reacts with dilute hydrochloric acid, it produces calcium chloride along with hydrogen gas, which is responsible for the effervescence. The balanced chemical equation for the reaction is:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2CO3.

The hydrogen carbonate decomposes into water and carbon dioxide:

H2CO3 → H2O + CO2 ↑.

Thus, the overall reaction can be summarized as:

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2 ↑.

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