|
Электролитическая диссоциация воды
Процесс ионизации воды протекает по уравнению: Н2О Константа равновесия процесса диссоциации воды можно записать в виде: Концентрация молекул воды – постоянная величина, которую можно рассчитать по уравнению:
[H2O]= n(H2O)/1л = 1000 где 0,9971г/мл -плотность воды, 18,015 г/моль -молярная масса воды. Объединяя две постоянные величины в одной части уравнения, получим: K[H2O] = 1,8×10-16 × 55,5 = 10-14 = [H+] × [OH-] = KH2O – ионное произведение воды. Ионное произведение воды увеличивается с увеличением температуры:
В нейтральном растворе концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны: [H+] = [OH-] = В кислом растворе [Н+] > [OH-]; [H+] >10-7 моль/л. В щелочном растворе [H+] < [OH-]; [H+]< 10-7 моль/л.
Зная концентрацию одного из ионов, например [Н+] и ионное произведение воды, можно рассчитать концентрацию ионов [OH-] и, наоборот.
Пользоваться в расчетах такими малыми величинами концентраций ионов( 10-9, 10-13 моль/л и т.д.) неудобно, поэтому используют их отрицательные десятичные логарифмы. Отрицательный логарифм концентрации ионов водорода (или отрицательный логарифм активности ионов водорода) называют водородным показателем,рН: рН = –lg[H+] Зная, что [H+] × [OH-]= 10-14, получим: рН + рОН = 14
В нейтральном растворе при 22оС рН = рОН = 7. В кислом растворе рН < 7. В щелочном растворе рН > 7.
Кислотно-основные индикаторы – это вещества, меняющее окраску в определенной области значения ph раствора. Индикаторами могут быть слабые органические кислоты или основания, молекулы и ионы которых имеют разную окраску.
Область перехода окраски некоторых индикаторов
Буферные растворы
Буферные растворы используют для поддержания постоянной величины рН в исследуемом растворе при добавлении к нему небольших количеств сильной кислоты, сильного основания или при разбавления раствора. В качестве буферных растворов обычно используют смеси растворов слабых кислот или слабых оснований и их солей или смеси солей многоосновных кислот различной степени замещения. В таблице приведены примеры наиболее часто используемых буферных растворов и величины рН, которые они поддерживают:
Буферная система может связывать как ионы Н+, так и ОН- приливаемых сильных кислот и оснований в слабые электролиты, незначительно изменяя величину рН раствора. Пример: Ацетатный буферный раствор содержит смесь CH3COOH и CH3COONa. Диссоциация слабого электролита – уксусной кислоты – отражается уравнением реакции: CH3COOH Ka= При добавлении ацетата натрия концентрация ионов CH3COO Ka= [H+] = Ka pH = –lg[H+] = pKa – lg ( где pKa = - lg Ka . Таким образом, рН буферных растворов не зависит от концентраций компонентов, а определяется их отношением. При добавлении небольших количеств сильных кислот и оснований компоненты буферного раствора реагируют с ними, переводя их в слабые электролиты: CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O (концентрация соли увеличивается на концентрацию добавленной щелочи, а концентрация кислоты уменьшается на ту же величину): pH = –lg[H+] = pKa - lg ( CH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl, pH = –lg[H+] = pKa - lg ( Так как отношение концентраций изменяется меньше, чем их сумма или разность, общее значение рН изменяется незначительно. Количество сильной кислоты или сильного основания, которые нужно добавить к буферному раствору для изменения рН одного литра его раствора на единицу, называют буферной емкостью (B). Она может быть вычислена относительно кислоты (Bа) или основания (Bb). Ba= Bb= где Ba и Bb – буферные емкости по кислоте и основанию соответственно; Ca и Cb – концентрации добавленных кислоты и основания; pH1 и pH2 – исходные и конечные значения рН раствора; Va and Vb – объемы добавленных сильных кислоты и основания.
Примеры решения задач Пример 26. Рассчитайте pH 0.01 M раствора NaOH. Решение. Так как NaOH является сильным электролитом, то он полностью диссоциирует в растворах: NaOH ® Na+ + OH- [OH-] = C(NaOH) = 10-2 моль/л. [H+] = 10-14/[OH-] = 10-12 моль/л. pH = –lg [H+] = 12.
Пример 27. Рассчитайте pH 0.01 M раствора of CH3COOH. Решение. Уксусная кислота – слабый электролит, диссоциирующий обратимо: CH3COOH [H+] = a×C(CH3COOH) Согласно закону разбавления Оствальда, Константа диссоциации уксусной кислоты– табличная величина, которая равна K(CH3COOH) = 1.75×10-5, поэтому
pH = –lg [H+] = –lg (4.18×10-4) = 4 – lg(4.18) = 3.38.
Пример 28. Рассчитайте pH буферного раствора, содержащего 0.01 моль/л CH3COOH и 0.1 моль/л CH3COONa. Решение. CH3COOH (слабый электролит) CH3COONa ® CH3COO- + Na+ (сильный электролит) pH = –lg [H+] = –lg (1.75×10-6) = 6 – lg(1.75) = 5.76.
![]() ![]() Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот... ![]() Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... ![]() Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор... ![]() ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|