淺談化學平衡在生活中的應用

何平

摘 要：現實生活中的很多現象和實際的應用與化學平衡密切相關，化學平衡又是化學中非常重要的概念，了解化學平衡的相關概念對于學習化學知識以及化學與生活生產的聯系，用所學知識解決生產生活中的問題有著重要意義。

關鍵詞：化學平衡 生活中 應用

化學平衡是化學中非常重要而又很難的概念，在生活中有很多應用，希望通過了解化學平衡的基本概念，了解各種化學平衡在人們生產生活中的一些應用，能解決生產生活中的實際問題。

一、什么是化學平衡

化學平衡是化學中的一個非常重要的概念。化學平衡是指在一定條件下的可逆反應中，化學反應的正反應速率和逆反應速率相等，反應物和生成物各組分濃度保持不變的狀態。根據勒夏特列原理，如一個已達平衡的反應的條件被改變，該反應會隨之改變來抗衡這種改變。簡單來說，要研究和利用一個化學反應，不僅要知道它進行的方向，還應該知道反應達到平衡時產物有多少。就需要研究化學反應的限度，這個限度的存在就是化學平衡的意義所在。描述反應進行的程度就要用到平衡常數的概念，化學平衡常數只是溫度的函數，與反應開始的方向和濃度大小無關。當然，任何化學平衡都是動態平衡。

二、化學平衡在生活中應用

化學平衡作為化學科學中的一條極其重要的規律，在生活和生產中的應用是非常廣泛的。

（一）人體血液中的酸堿平衡

人體內血液中的pH值是一個比較穩定的數值范圍，正常值是7.4±0.05。這一相對穩定的數值范圍保證了人體血液中進行的各種反應。人體新陳代謝所產生的酸（堿）性物質會不斷地進入血液中，但血液的pH仍會保持相對穩定，這是因為血液中存在著兩對電離平衡，其中一對是碳酸氫根（堿性）和碳酸（酸性）之間的平衡，另一對是HPO₄^2-（堿性）和H2PO₄^2-（酸性）的平衡。下面以HCO₃^-和H₂CO₃的電離為例說明血液pH穩定的原因。人體血液中H₂CO₃和HCO₃^-物質的量之比為1：20，維持血液的pH為7.4。當酸性物質進入血液時，電離平衡向生成碳酸的方向進行，過多的碳酸由肺部加重呼吸排出二氧化碳，減少的HCO₃^-由腎臟調節補充，使血液中HCO₃^-與H₂CO₃仍維持正常的比值，使pH保持穩定。當有堿性物質進入人體血液，跟H₂CO₃作用，上述平衡向逆反應方向移動，過多的HCO₃-由腎臟吸收，同時肺部呼吸變淺，減少二氧化碳的排出，血液的pH仍保持穩定。如果出現腎功能障礙、肺功能衰退或腹瀉、高燒等疾病時，血液中的HCO₃^-和H₂CO₃比例失調，就會造成酸中毒或堿中毒。臨床指標：血液pH>7.35，為堿中毒;血液pH<7.35，為酸中毒。因此，在生活中要控制肉類和主食的攝入量，應該多吃蔬菜和水果，以利于維持人體內的酸堿平衡。

（二）神奇的酒精測試儀

華燈初上，總能看見交警在各條公路上或者各個路口攔下一輛輛車輛進行檢查，要求每位司機對著交警手中的儀器吹氣，如果司機喝了酒再去駕車，交警手中的儀器就會報警。實際上，交警手中的酒精測試儀中含有一種橙紅色物質——重鉻酸鉀，一種具有強氧化性的物質。如果司機呼出的氣體中含有乙醇的蒸汽，遇到測重鉻酸鉀，便會發生如下的反應：

Cr₂O₇^2-+3C₂H₅OH+8H⁺==2Cr³⁺+3CH₃CHO+7H₂O

儀器中橙紅色的Cr₂O₇^2-就會轉化為綠色的Cr³⁺，當然，酒精測試儀中還需要加入H₂SO₄，這就利用了化學平衡原理，一方面是這個反應要在酸性溶液中進行，同時酸性溶液防止了Cr₂O₇^2-轉化為CrO₄^2-，酒精測定儀的發明和廣泛應用為交警辦案在技術上提供了大力的支持。

（三）菠菜的正確吃法

菠菜是生活中一種很好的食物，因為菠菜中含有維生素、鐵質等營養物質。然而，大量地吃菠菜是錯誤的。因為過量食用菠菜，會造成人體缺鈣。這個道理要從食用菠菜中存在的電離平衡說起。菠菜中含有一種叫草酸的物質，其學名是乙二酸，結構簡式為HOOC-COOH，味苦澀，溶于水，是一種二元弱酸：HOOC-COOH——HOOC-COO^-+H⁺、HOOC-COO^-——^-OOC-COO^-+H⁺草酸進入人體后，在胃酸作用下，電離平衡向左移動。以分子形式存在的草酸，從藥理上看，是一種有毒的物質，過量的草酸會腐蝕胃黏膜，對腎臟也會造成傷害。另外，草酸會跟人體內的Ca2+形成草酸鈣沉淀，使攝入的鈣質不易被利用，造成人體缺鈣。那怎樣才能吸收菠菜中的營養，又不被草酸傷害呢？一種方法是除去草酸，即在油炒前，先將菠菜用熱水燙一燙，草酸溶于水而除去，且這樣炒的菠菜沒有苦澀味。另一種方法是把草酸轉化為沉淀，這就是“菠菜燒豆腐”的方法。每100g菠菜中含300mg草酸，每100g豆腐約含240mg鈣，因此，每70g豆腐中的Ca²⁺，可以結合100g菠菜中的草酸（不含菠菜自身的鈣），當大部分草酸跟鈣結合，可降低澀味，菜肴更加美味可口。草酸鈣進入人體，部分被胃酸溶解后形成的Ca²⁺仍能被人體吸收，未溶解的部分則排出體外。因此，食物中的Ca2+正好是草酸的解毒劑，豆腐中流失的鈣可以被其他食物補充。

（四）自來水消毒

很多城鎮的自來水廠在進行消毒時會使用液氯作為消毒劑，為了提高液氯消毒的效果，有些自來水廠還同時加入少量的液氨，這是因為使用液氯消毒時：氯氣與水發生如下的化學反應：Cl₂+H₂O=HCl+HClO。但在這個反應中生成的次氯酸不穩定，見光或者受熱時容易發生分解：2HClO=2HCl+O₂↑，這樣可以縮短消毒時間，但會降低消毒的效果。當向氯水中加入液氨時，可以發生如下反應：NH₃+HClO==H₂O+NH₂Cl，而NH₂Cl較HClO穩定。這時，自來水中的次氯酸同時存在于兩個平衡體系中，當其在進行消毒殺菌后，次氯酸的濃度會逐漸減小，使平衡向生成次氯酸的方向進行，當次氯酸濃度較高時，平衡又會向生成NH₂Cl的方向移動，次氯酸相當于被暫時“貯存”，避免其分解所帶來的損失。這樣就延長了液氯的消毒時間，提高了消毒的效果。

（五）堿性物質在洗滌油污中的有效利用

在生活中，各種油脂因很難洗去而留下各種油污，因為油脂就是高級脂肪酸的甘油酯，難溶于水，但其水解產物是易溶于水甘油和高級脂肪酸，如果能想辦法讓油脂水解，那就很容易洗去。油脂水解的方程式是：（RCOO）₃C₃H₅+3H₂O==3RCOOH+C₃H₅（OH）₃

這個反應是可逆的，日常生活中的洗滌劑通常用洗衣粉（廚房可用純堿），其水溶液呈堿性，能與高級脂肪酸作用，使化學平衡向正反應方向移動。高級脂肪酸轉化為鈉鹽，在水中溶解度增大，因此用堿性物質來洗滌油污，更容易洗凈。

三、結語

可見，化學平衡存在于生活中的方方面面，有化學平衡的存在，才使生命的存在成為可能。了解化學平衡在生活中的應用對化學平衡的學習和研究是有積極意義的。

參考文獻

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