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

54196. НТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-РАЗВЛЕКАТЕЛЬНАЯ ИГРА ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 5-7 КЛАССОВ «ФАН КЛУБ МАТЕМАТИКИ» 105.5 KB
  Развитие умений формулировать и излагать мысль, моделировать ситуацию. Развитие навыков работы в группе. Воспитание стойкости, находчивости, любознательности.
54197. Клуб веселых математиков 309.5 KB
  Сегодня мы открываем клуб веселых математиков. В соревнованиях участвуют два класса - две команды. Это лучшие математики, которые не унывают, быстро считают, хорошо решают задачи, любознательны, живут весело и дружно.
54198. Сценарій позакласного заходу: «Математика – зліва, математика - справа» 134 KB
  Бажаю вам дорогі друзі шановні академіки успіхів у вивченні цариці наук Математики 1 учень вбігає Хлопці я чув що в школі буде тиждень математики Уявляєте весь тиждень сама лиш тільки математика 2 учень з місця Та не може такого бути 3 учень вбігає У мене для вас ось така новина Всіх вчителів направили на курси залишилися лише математики. 1 учень Ну. Учень Як зібрався математику вивчати То до класу на уроки вирушай. Виконується цікавий номер Учень Сорокап'ятирічний чоловік покохав п'ятнадцятирічну дівчину.
54200. Конкурс знавців математики «Мадонна Математика» 714 KB
  Сьогодні будемо ми друзі Царицю всіх наук вітати. Не всі ви в майбутньому станете математиками але математика потрібна і в науці і в техніці і в повсякденному житті. Ще в давні часи математику називали царицею наук ключем до всіх наук. Одне слово одне слово Математику Чом по курсу спішать на морях кораблі Хуртовини й тумани долають в імлі Капітани не ледачі Не лякають їх задачі Одне слово одне слово Математики Хочеш лікарем стати хочеш в космос літати Перш за все треба друже математику знати Всі повинні шанувати Ікси...
54201. Математична конференція «Золотий переріз – душа гармонії» 502 KB
  І називається вона Золотий переріз душа гармонії. Теорему Піфагора знає кожен школяр а про золотий переріз – далеко не всі. Про золотий переріз знали ще в Давньому Єгипті й Вавилоні в Індії та Китаї.
54202. Математичний гурток для творчих дітей 623 KB
  Для пробудження в учнів інтересу до математики дуже важлива позакласна робота та особливо гурткова. Декілька років я керую гуртком «Цікава математика». Основним своїм завданням як керівника гуртка вважаю саме пробудження інтересу до свого предмету. До роботи в гуртку я залучаю в першу чергу творчих дітей, які не дуже дружать з математикою, бо не бачать в ній можливостей для реалізації своїх творчих сил.
54203. Математика і поезія – два крила натхнення 417.5 KB
  Прищеплювати інтерес до предметів математики та літератури; активізувати і стимулювати розумову і пізнавальну діяльність учнів; розвивати вміння й навички розмірковувати, розширювати кругозір; виховувати в учнів свідоме ставлення до одержання знань.
54204. Додавання та віднімання чисел частинами. Задачі на різницеве порівняння 60 KB
  Правильно це Буратіно. Відправляючись в країну дурнів Буратіно потрапляє в казковий математичний ліс. Ось і вибрався Буратіно із лісу знайшов стежку і вона привела його до будинку Мальвіни. Мальвіна запросила Буратіно в гості напоїла чаєм і вирішила перевірити його знання з математики.