41255

Визначення концентрації іонів водню в розчинах кислот, основ і солей. Буферні розчини

Лекция

Химия и фармакология

Так для 003н розчинуHCl знаходимо pН= . Слабкі кислоти Для кислоти складу НА константа дисоціації дорівнює але Cкисл =[HА] і [H]= [А] тому Зручно користовуватися величиною рКкисл= lg Ккисл Приклад: Багатоосновні кислоти Розглядаємо константи ступінчатої дисоціації наприклад вугільної карбонатної кислоти: Н2СО3 Н НСО3 НСО3 Н СО32 рК1=65 рК2=102 Отже друга константа дисоціації в 5000 раз менша першої тому друга ступінь дисоціації не має практичного впливу на величину...

Украинкский

2013-10-23

95.5 KB

1 чел.

Лекція 16

Визначення концентрації іонів водню в розчинах кислот, основ і солей. Буферні розчини.


Визначення концентрації іонів водню в розчинах кислот, основ і солей. Буферні розчини.

План.

  1.  Значення визначення концентрації водневих іонів в хімії та інших науках.
  2.  Розчини кислот.
  3.  Розчини основ.
  4.  Розчини солей.
  5.  Буферні розчини.
  6.  
    Значення визначення концентрації водневих іонів в хімії та інших науках.

Визначення концентрації водневих іонів має дуже велике начення в різних галузях хімії, технології, грунтознавства, геології, біохімії, медицини та інших наук. Утворення і розчинення більшої частини осадів, як, наприклад, гідроксидів, сульфатів, карбонатів, фосфптів залежить від концентрації водневих іонів. Багато процесів окиснення і відновлення як неорганічних, так і органічних речовин (в т. ч. біохімічні  процеси) змінюють свій напрям на протилежний в залежнасті від зміни кислотності або лужності середовища. У виробництві соди та інщих мінеральних солей, флотаційному збагаченні руд, в харчовій промисловості, виробництві шкір, фарбуванні тканин і в безлічі інших випадків для правильної науково-обгрунтованої постановки технологічного процесу, необхідно враховувати вплив концентрації водневих іонів і вміти її визначити.

Особливо важливим є визначення концентрації водневих іонів в об’ємному аналізі, зокрема методі нейтралізації, який базується на кислотно-основних рівновагах.

Загальновідомо, що зручною величиною для визначення концентрації є        pH–водневий показник:

pH=-lg[H+]

Розглянемо, як розраовуєтьсяя pH для різних кислот і основ, а також солей і буферних розчинів.

  1.  Розчини кислот.
    1.   Сильні кислоти повністю дисоціюють у розведених розчинах. Тому можна прийняти, що

[H+]=Cкисл.

рН= -lg Cкисл.

Так, для 0,03н розчинуHCl знаходимо

pН= .

  1.  Слабкі кислоти

Для кислоти складу НА константа дисоціації дорівнює

, але

Cкисл =[HА] і [H+]= [А-], тому

Зручно користовуватися величиною рКкисл= -lg Ккисл

Приклад:

  1.  Багатоосновні кислоти

Розглядаємо константи ступінчатої дисоціації, наприклад, вугільної (карбонатної) кислоти:

Н2СО3         Н++ НСО3-

НСО3-                Н++ СО32-

(рК1=6,5)

(рК2=10,2)

Отже, друга константа дисоціації в 5000 раз менша першої, тому друга ступінь дисоціації не має практичного впливу на величину рН розчину слабкої кислоти. Крім того, слід мати на увазі, що концетрація  дуже мала. Тому, наприклад, для 0,01н розчину карбонатної кислоти знаходимо

  1.  Розчини основ.

Для визначення рН основ користуємось відомим співвідношенням:

рН+рОН=14 рН=14-рОН

Що стасується рОН, то він обчислюється абсолютно аналогічно розрахунку рН. Це видно з наступних прикладів:

  1.  Оючислити рН 0,002н розчину NaOH

pОH= -lgH-]= -lg Cкисл= -lg = -0,3+3= 2,7

рН=14-рОН=14-2,7=11,3

  1.  Оючислити рН 0,5н NaOH Косн=

рК=

рН=14-2,5=11,5

  1.  Розчини солей.

Вивід формул, для розрахунку рН розчинів солей є досить складною і довготривалою справою. Тому наводимо кінцеві формули для деяких видів.

  1.  Солі слабких кислот і сильних основ

Приклад: обчислити рН 0,1м розчину оцтовокислого натрію.

  1.  Аналогічно обчислюється рН розчинів солі утворених сильними кислотами і слабкими основами
    1.  Середні солі багатоосновних кислот

Формула подібна до попередньої, однак, слід пам’ятати, що треба підставляти константи дисоціації останнього ступення дисоціації.

Приклад: обчислити рН 0,5м розчину Na3PO4

Із довідника вибираємо для ортофосфорної кислоти рК1=2.1, рК2=7.2, рК3=12.3 і користуємось останньою величиною.

  1.  Кислі солі

Концентрація водневих іонів в розчині кислої солі залежить від обох констант дисоціації двохосновної кислоти і мало залежить (в певних межах) від Cкисл. Тому формула має вигляд

Приклади:

  1.  обчислити рН 0,5м розчину гідрокарбонату натрію.

З таблиць знаходимо для Н2СО3 рК1= 6.5 і рК2=10.2

(реакція розчину лужна)

  1.  обчислити рН 0,5м розчину гідросульфату натрію

З таблиць знаходимо для Н2SО3 рК1=1.8 і рК2=7.2

(реакція розчину кисла)

  1.  Буферні розчини (буферні суміші).

У різних галузях хімії і технології велике значення мають буферні суміші. Здебільшого вони уявляють собою суміш розчинів слабких кислот з розчинами солей слабких кислот або слбких основ з їх солями.

Для кількісного аналізу вони уявляють інтерес тому, що при титруванні слабких кислот (основ) та їх солей в процесі нейтралізації утворюється розчин, який містить частину солі цієї кислоти (основи) та залишок вільної кислоти (основи).

Буферні розчини використовуються також для визначення рН (наприклад, градуювання рН-метрів ), а також у якості середовища з постійним значенням рН при експерементальній розробці проблем хімії, біохіії тощо.

Для розрахунку рН буферного розчину скористаємось виразом константи дисоціації вільної слабкої кислоти

Проте у присутності соллі КА різко збільшується [А-]. Можно прийняти що

[А-]= Cсолі  [НА]= Cкисл.

Отже:

-lg[H+]=- - lg Cкисл- lg Kкисл. + lg Cсoлi..

Тобто

З формули видно, що рН буферних розчинів не залежить від абсолютних концентрацій солі і кислоти, а залежить тільки від їх співвідношення.

Тому рН буферного розчину не змінюєьбся при його розведенні. Якщо прилити буферну суміш до якогось розчину, який не містить власних власних кількостей інщих кислот, основ або сильногідралізованих солей, рН цього розчину буде відповідати рН буферної суміші.

Приклад: обчислити рН суміші 0.03н оцтової кислоти і 0.1н розчину ацетату натрію. Для СН3СООН рК=4.8

Якщо розвести розчин в 10 раз , то рН розчину не зміниться, що видно з розрахунку

.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43112. Определение момента инерции маховика 2.43 MB
  Кинетостатический расчет механизма силовой расчет. Определение сил инерции и моментов сил инерции звеньев механизма. Определение приведенного момента сил полезных сопротивлений. Построение графика приведенных моментов сил полезного сопротивления и движущих сил.
43113. Модернизация электропривода скиповой лебёдки ЛС15 для доменной печи №1 ОАО «Косогорского металлургического завода» 6.15 MB
  Двухдвигательная скиповая лебёдка с возможностью работы от одного двигателя обуславливает разработку равноценной по надёжности системы управления. Применены три системы электропривода, две основных и одна резервная, что позволяет иметь семь вариантов электроуправления скиповой лебёдкой.
43114. Разработка инженерных сетей микрорайона города Пенза 307 KB
  Целью гидравлического расчёта является определение диаметров трубопроводов и потерь давления по длине трассы при известных расход теплоносителя и заданном располагаемом давлении на вводе в микрорайон, также увязка потерь давления по ответвлениям.
43115. Пресс-автомат для холодного выдавливания 250 KB
  Развитие современной науки и техники неразрывно связано с созданием новых машин, повышающих производительность и облегчающих труд человека на производстве. Главная задача, стоящая перед современным машиностроением- подготовка высококвалифицированных инженеров
43116. Разработка технологического процесса механической обработки детали «Корпус насоса» 678.5 KB
  Такт выпуска определяется по формуле: где годовая программа запуска изделий в производство шт; =28010 шт. Чтобы получить окончательный ответ относительно способа получения заготовки производится экономическое сравнение себестоимости получения деталей при данных методах литья по формуле 5. Стоимость заготовок получаемых такими методами как литьё по выплавляемым моделям и литьё под давлением можно с достаточной для курсового проектирования точностью определить по формуле: где СI базовая стоимость одной тонны...
43117. Проектирование привода ленточного конвейера 462 KB
  Применим индустриальное масло для тяжело нагруженных систем с антиокислительными, антикоррозийными, противоизносными и противозадирными присадками И-Т-Д-220, которое заливается в кратер редуктора до оси червяка.
43118. Проектирование специальных режущих инструментов 1.4 MB
  Графическое и математическое выражение фасонного профиля обрабатываемой детали определяется относительно координатных осей X и Y. Центр координатных осей О находится в точке пересечения левого края детали и ее оси вращения. Координатная ось X совмещается с осью вращения детали. Координатная ось Y проводится из центра координатных осей О перпендикулярно оси X.
43119. Кондуктор для сверления отверстия 10Н7 3.28 MB
  Частая смена объектов производства, связанная с нарастанием темпов технологического процесса, требует создание конструкций приспособлений, методов их расчёта и проектирования, обеспечивающих неуклонное сокращение сроков подготовки производства. Затраты на изготовление технологической оснастки составляют 15…20% от затрат на оборудования для технологического процесса обработки деталей машин или 10…24% от себестоимости машины. Станочные приспособления занимают наибольший удельный вес по стоимости и трудоёмкости изготовления в общем количестве различных типов технологической оснастки.
43120. Проектирование производственного здания «Завод по ремонту двигателей» 314.5 KB
  Проектирование начинается с задания. Задание на проектирование, которое определяется в основном технологическими процессами или назначением объекта, составляется с участием архитекторов, технологов и строителей-проектировщиков. В результате совместной разработки наряду с объемно-планировочной компоновкой, должны быть получены принципиальные решения конструктивной формы здания или сооружения. Эти принципиальные решения согласовываются с технологической и проектной организациями, после чего может быть начато проектирование.