![]() |
![]() |
![]() |
![]() |
|||||||||
![]() |
![]() |
ЦУ (ценные указания)
Задачник по общей и неорганической химии7. Водные растворы протолитов. 7.1. Вода. Нейтральная, кислая и щелочная среда. Сильные протолитыСмотрите задания >>>Теоретическая частьСовременной теорией кислот и
оснований является протонная теория
Бренстеда – Лаури, которая
объясняет проявление веществами кислотной или основной функции тем, что они
вступают в реакции протолиза – реакции
обмена протонами (катионами водорода) Н+: ![]()
кислота основание основание кислота Согласно этой теории кислота
– это протонсодержащее вещество НА, являющееся
донором своего протона; основание – вещество Е, акцептирующее протон, отданный
кислотой. В общем случае реагент – кислота НА и реагент – основание Е, а также
продукт – основание А- и продукт – кислота НЕ+ конкурируют между собой за
обладание протоном, что приводит обратимую кислотно-основную реакцию к
состоянию протолитического равновесия.
Поэтому в системе присутствуют четыре вещества, составляющие две сопряженные
пары «кислота – основание»: НА / А- и НЕ+/Е. Вещества, проявляющие кислотные или оснóвные свойства, называют протолитами. 7.1. Вода. Нейтральная,
кислая и щелочная среда. Сильные протолиты
Наиболее
распространенный на Земле жидкий растворитель – вода. Помимо молекул Н2О,
в чистой воде содержатся гидроксид-ионы ОН- и катионы оксония Н3О+
вследствие протекающей реакции автопротолиза воды: ![]() кислота основание основание кислота Количественной
характеристикой автопротолиза воды является ионное
произведение воды: KВ = [Н3О+][ОН–] = 1 . 10–14
(25 °С) Следовательно, в чистой воде [Н3О+]
= [ОН–] =1 . 10–7 моль/л
(25 °С) Содержание катионов оксония и гидроксид-ионов
выражают также через водородный
показатель pH и гидроксильный показатель pOH: pH = -lg[H3O+], pOH = -lg[ В чистой воде при 25 °С
pH = 7, pOH = 7, pH + pOH = 14. В разбавленных (менее 0,1
моль/л) водных растворах веществ значение pH может быть равно, больше
или меньше pH чистой воды. При pH = 7 среду водного раствора
называют нейтральной, при pH < 7 – кислотной, при pH > 7 – щелочной. Значительное увеличение концентрации ионов H3O+ в воде (создание кислотной
среды) достигается при необратимой
реакции протолиза таких веществ, как хлороводород, хлорная и серная кислоты: HCl +
H2O = Cl– + H3O+, pH < 7 HClO4 + H2O =
ClO4–
+ H3O+, pH < 7 H2SO4 + 2H2O = SO42– + 2H3O+, pH < 7 Ионы Cl–, ClO4–, SO42–, сопряженные с этими кислотами, основными свойствами в воде не
обладают. Аналогичным образом ведут себя в водном растворе некоторые гидроанионы, например гидросульфат-ион: HSO4– + H2O = SO42– + H3O+, pH < 7 В связи с необратимостью
реакций протолиза, сам ион H3O+, вещества HCl, HClO4 и H2SO4, подобные им по протолитическим свойствам HClO3, HBr, HBrO3, HI, HIO3, HNO3, HNCS, H2SeO4, HMnO4, ионы HSO4–, HSeO4– и некоторые другие в водном растворе считаются сильными кислотами. В разбавленном растворе сильной кислоты НА (т.е. при сНА
менее 1 моль /л) концентрация катионов оксония и рН связаны с аналитической (по приготовлению) молярной концентрацией
сНА
следующим образом: [H3O+] = сНА, pH = -lg[H3O+] = -lgсНА Пример 1. Определите водородный показатель рН в 0,006М растворе серной кислоты при 25 °С. Решение
Значительное увеличение
концентрации ионов ОН- в воде (создание
щелочной среды) достигается растворением и полной электролитической
диссоциацией таких веществ, как гидроксиды калия и
бария, называемых щелочами: KOH = K+ + ОН–; Ва(ОН)2
+ 2ОН–, рН>7 Вещества КОН, Ва(ОН)2,
NaOH и подобные им основные гидроксиды в твердом состоянии являются ионными
кристаллами; при их электролитической диссоциации в водном растворе образуются
ионы ОН– (это сильное
основание), а также ионы K+, Ва2+, Na+ и др., которые кислотными свойствами в воде не обладают. При данной
аналитической концентрации щелочи МОН в разбавленном растворе (сB менее 0,1 моль/л) имеем: [ОН–] = сMOH; pH = 14 – рОН = 14 + lg[ОН–] = 14 + lgсMOH Пример 2. Определите рН в 0,012М растворе гидроксида бария при 25 °С.
|| Содержание Задачника || || Содержание раздела "Студгородок" ||
|
![]() |
![]() |
||||||||
![]() |
![]() |