Електролітична дисоціація води. Водневий показник рН - Теоретичні основи аналітичної хімії
Електролітична дисоціація.
Розчинення речовини є першим етапом аналізу. Розчинником звичайно є вода. Це пояснюється не тільки великою поширеністю воли в природі, а й деякими своєрідними фізико-хімічними властивостями, які роблять її кращим розчинником в порівнянні з іншими рідинами.
Речовини, які розчиняють, у переважній більшості випадків є солями, кислотами або основами. Розчинення названих типів сполук у воді - це складний фізико-хімічний процес, наслідком якого є електролітична дисоціація - перехід розчинюваної речовини у розчин частково або повністю ц вигляді іонів. Процес розчинення полягає в руйнуванні кристалічної решітки сполук. Причиною цього є в першу чергу суто фізичний процес послаблення електростатичних зв'язків між складовими частинами розчинюваної речовини у воді, що відбувається під впливом високої діелектричної сталої води (80). З другого боку, при розчиненні відбувається Процес гідратації - Хімічна взаємодія молекул води з розчинюваною речовиною.
Отже, електролітична дисоціація зумовлена фізичним процесом послаблення електростатичних зв'язків у воді і хімічним процесом гідратації, що відбувається з виділенням енергії.
Схематично процес електролітичної дисоціації можна зобразити таким рівнянням
MeA+nH2O-Me(H2O)m++A(H2O)k-
Гідратація катіонів відбувається, як правило, більшою мірою, ніж гідратація аніонів.
Кількісною характеристикою електролітичної дисоціації є Ступінь дисоціації, Яка показує яка частина молекул від загальної кількості молекул розчиненої речовини розклалася на іони. Ступінь дисоціації виражають числом, що показує яка частина моль розпалася на іони, або в процентах.
Речовини, які мало дисоціюють у водних розчинах і ступінь дисоціації яких становить кілька процентів, називають Слабкими електролітами. Другу групу речовин, які дисоціюють практично повністю, називають Сильними електролітами.
Ступінь дисоціації залежить від індивідуальності речовини і від умов, які створюються у розчині.
Загальні правила дисоціації сполук.
- 1. Звичайні (некомплексні) солі, кристалічні решітка котрих у твердому стані має іонний характер, дисоціюють у водних розчинах практично повністю. Винятком є хлорид ртуті (ІІ), ацетат заліза, ціанід ртуті, фтори алюмінію, які дисоціюють слабко. 2. Комплексні солі мало дисоціюють, але характер їх дисоціації відрізняється від дисоціації простих солей. 3. Майже всі органічні кислоти і переважна кількість неорганічних кислот є слабкими електролітами. Виняток становлять хлороводневі, бромисто-воднева, йодоводнева, азотна, сірчана та деякі інші кислоти. 4. Основи теж дисоціюють, але, як правило, мало; більшість з них - важкорозчинна. До основ, які є сильними електролітами, належать їдкі луги.
Схеми дисоціації сполук.
1. Солі
MeA-Me++A-, сильні електроліти, дисоціюють майже повністю.
За такою ж схемою дисоціюють сильні кислоти і основи.
Слабкі кислоти і основи перебувають у розчині переважно у вигляді недисоціованих молекул.
2. Багатоосновні кислоти і основи дисоціюють ступінчасто, наприклад:
Н 2А-Н++НА-;
НА--Н++А 2-
Крім солей, Снов та кислот, існують Амфотерні електроліти - амфоліти (сполуки, здатні дисоціювати в двох напрямках - з відщепленням іонів водню та іонів гідроксилу). Амфотерними є гідроксид алюмінію Al(OH)3, а також гідроксиди хрому, цинку, свинцю, олова, сурми, миш'яку.
Якісна класифікація електролітів за їх здатністю дисоціювати допомагає вивчити властивості окремих сполук і дає можливість встановити напрям хімічних реакцій, зв'язаних з процесами дисоціації.
Ступінь дисоціації слабких електролітів залежить від концентрації електролітів і від температури розчину. дисоціація слабкого електроліту:
MeA-Me++A-.
Якщо б - ступінь дисоціації, С-загальна концентрація електроліту, тоді концентрація недисоційованих молекул дорівнюватиме С - бС, а концентрація катіонів і аніонів солі, що утворилися при дисоціації, - бС.
MeA = Me++A-.
С - бС бС бС
Електрична дисоціація є оборотним процесом, до якого можна застосувати закон діючих мас. Отже,
[Me+]*[A-] / [MeA] = бС* бС/ (С - бС)= K або К= б2С/ (1- б)
Константа К називається константою дисоціації, а саме рівняння - рівнянням закону розведення Освальда.
Для слабких електролітів (ступінь дисоціації не перевищує 1%) - К= б2С.
Із збільшенням концентрації електроліту зменшується його дисоціація і, навпаки, при розведенні розчинів слабкі електроліти дисоціюють сильніше, ступінь дисоціації зростає. Введення однойменних іонів на дисоціацію слабких кислот часто застосовують у хімічному аналізі для збільшення або зменшення концентрації водневих або гідроксильних іонів.
Зміна температури мало впливає на дисоціацію переважної більшості слабких електролітів.
Закон розведення Освальда підтверджується тільки для дуже розведених розчинів слабких електролітів. Так само і константи дисоціації слабких кислот і основ зберігають стале значення тільки для дуже розведених розчинів цих електролітів.
У концентрованих розчинах, а також у присутності сторонніх електролітів виявляється електростатична взаємодія між іонами різних розрядів, внаслідок цього здатність іонів до взаємодії з іншими іонами визначається так званою Активною концентрацією Або Активністю:
Б=fС,
Де С-загальна концентрація іонів у розчині; б - активність; f - коефіцієнт активності.
Активність іонів визначає їх здатність до хімічної взаємодії в умовах існування навколо кожного іона іонної атмосфери, а коефіцієнт активності - ступінь відхилення активності від концентрації.
Коефіцієнт активності визначається за формулою:
Lg f = -0.5z2vм,
Де z - заряд іона, м - іонна сила.
Для розчинів, іонна сила яких не перевищує 0,1, користуються експериментально визначеними значеннями коефіцієнтів активності.
Для концентрованих розчинів вище наведене рівняння втрачає силу, коефіцієнти активності розраховуються експериментально. У концентрованих розчинах коефіцієнти активності залежать не тільки від іонної сили розчину, а й від хімічної індивідуальності окремих іонів.
Коефіцієнти активності використовують звичайно при точних обчисленнях іонних рівноваг у розчинах за законом діючих мас, при експериментальному визначенні термодинамічних констант дисоціації слабких кислот, основ і малодисоційованих солей, а також констант, які характеризують розчинність хімічних сполук у воді тощо.
В аналітичному аналізі застосування в розрахункових формулах коефіцієнтів активності, які мало відрізняються від одиниці, вносить в результати розрахунків дуже невеликі поправки, тому в більшості випадків його не беруть до уваги.
Поняття про рН
Вода являє собою дуже слабкий електроліт і лише частково розпадається на гідроксильні іони ОН - та іони водню Н+(протони).
Н 2О-Н++ОН-
[H+]*[OH-] = CH2OKH2O = JH2O, де CH2O
-концентрація недисоційованої води в грам-молекулах на літр; KH2O - константа дисоціації води; JH2O - іонний добуток води.
У водних розчинах добуток концентрації іонів водню і гідроксильних іонів при сталій температурі є величиною сталою.
У хімічно чистій воді (спеціально очищеній від домішок) концентрація іонів водню дорівнює концентрації гідроксильних іонів:
[H+] = [OH-] = 10-7 (моль/л) (при 24оС)
З підвищенням температури дисоціація води збільшується.
На практиці дуже часто доводиться мати справу з малими концентраціями водневих іонів. Тому значно зручніше оперувати не концентрацією водневих іонів, а показником степеня концентрації водневих іонів, яку виражають через степеневий показник:
РН = - lg [H+] або [H+] = 10-рН
Подібно цього концентрацію гідроксильних іонів також позначають через показник концентрації гідроксильних іонів рОН:
РОН = - lg [ОH-] або [ОH-] = 10-рОН
Водні розчини бувають кислі, нейтральні й лужні. Залежно від концентрації водневих іонів реакція розчину буде такою:
Розчин |
Кислий |
Нейтральний |
Лужний |
Концентрація водневих іонів рН |
[H+] > 10-7 <7 |
[H+] = [ОH-] = 10-7 7 |
[H+] < 10-7 > 10-7 |
Концентрація гідроксильних іонів рОН |
[ОH-] < 10-7 > 7 |
[ОH-] = [H+] = 10-7 7 |
[ОH-] > 10-7 < 7 |
Похожие статьи
-
Класифікація методів аналізу - Теоретичні основи аналітичної хімії
Хімічні й фізико хімічні методи аналізу. Загальна схема хімічних і фізико-хімічних методів аналізу зводиться до того, що досліджувану речовину переводять...
-
Рівняння дисоціації кислот, лугів і солей - Електролітична дисоціація солей та лугів
Електролітичну дисоціацію виражають рівняннями, як і будь-які інші хімічні реакції. Записуючи ці рівняння, звичайно не зазначають формул молекул води,...
-
Предмет аналітичної хімії - це методи визначення хімічного складу речовин . Аналітична хімія має два основних розділи - якісний та кількісний аналіз....
-
Теорія електролітичної дисоціації - Теория электролитической диссоциации
Більшість хімічних реакцій, які використовуються у якісному аналізі, протікають у водних розчинах. Якщо речовина розчиняється у воді чи іншому...
-
Електролітична дисоціація солей та лугів - Дисоціація
Розпад електролітів на іони під час розчинення у воді або розплавлення називається електлолітичною дисоціацією. Розглянемо розчинення у воді такої,...
-
Електролітична дисоціація солей та лугів - Електролітична дисоціація солей та лугів
Розпад електролітів на іони під час розчинення у воді або розплавлення називається електлолітичною дисоціацією. Розглянемо розчинення у воді такої,...
-
Рівняння дисоціації кислот, лугів і солей - Дисоціація
Електролітичну дисоціацію виражають рівняннями, як і будь-які інші хімічні реакції. Записуючи ці рівняння, звичайно не зазначають формул молекул води,...
-
Гідроліз солей - Електролітична дисоціація солей та лугів
Як вам відомо, солі утворюються в результаті нейтралізації кислот і основ. Можна припустити, що розчин солей на відміну від розчинів кислот і лугів,...
-
Реакції іонного обміну - Електролітична дисоціація солей та лугів
Кожна хімічна властивість, що проявляється сильними електролітами в розчинах - це властивість іонів, на які він розпався. А тим часом реакції обміну між...
-
Електролітична дисоціація кислот - Електролітична дисоціація солей та лугів
Між атомами в молекулах кислот, наприклад, соляної HCl, сірчаної H2SO4, азотної HNO3, фосфорної H3PO4 існують полярні ковалентні зв'язки. Розглянемо...
-
Нехай ми маємо вибірку значень випадкової величини Х= x1, x2, .... xN, з кількістю спостережень - N. Розіб'ємо весь діапазон можливих значень...
-
Електролітична дисоціація кислот - Дисоціація
Між атомами в молекулах кислот, наприклад, соляної HCl , сірчаної H 2 SO 4 , азотної HNO 3 , фосфорної H 3 PO 4 існують полярні ковалентні зв'язки....
-
Теоретичні основи оптимізаційних рішень Умови оптимальності у формі принципу максимуму дають, узагалі говорячи, достатню інформацію для рішення задачі...
-
Готуємо розчин НСІ з С = 0,1 моль/дм3 об'ємом 1 дм3 з фіксаналу, у відповідності з правилами, наведеними вище. Стандартизація приготовленого розчину...
-
Реакції іонного обміну - Дисоціація
Кожна хімічна властивість, що проявляється сильними електролітами в розчинах - це властивість іонів, на які він розпався. А тим часом реакції обміну між...
-
Властивості розчинників електролітів - властивості іонів. - Дисоціація
Хлор отруйний, а в міру посолена їжа, крім користі, нашому організму не приносить. Але проста речовина Na складається з атомів натрію, а проста речовина...
-
ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА, Характеристика досліджуваного об'єкту - Питні мінеральні води
Титрування кальцій магній мінеральний Характеристика досліджуваного об'єкту Питні мінеральні води - як правило підземні води, що характеризуються...
-
Матриці. Дії над матрицями Матриця вперше з'явилась в середині ХІХ століття в роботах англійських математиків У. Гамільтона і А. Келі [У. Гамільтон,...
-
Засоби вимірювання - мірні колби на 50, 100, 250 см3; - терези аналітичні та важки до них; - терези технохімічні та важки до них; - циліндри на 10, 25...
-
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА, Техніка безпеки - Питні мінеральні води
Техніка безпеки 1. Під час роботи в хімічній лабораторії необхідно підтримувати чистоту, тишу, порядок. 2. Працювати необхідно в халаті. 3. Кожен повинен...
-
Визначення лужності води - Питні мінеральні води
Під загальною лужністю води розуміють суму аніонів OH-, CO32-, HCO3-, що містяться у воді. Одночасно всі аніони існувати не можуть внаслідок протікання...
-
Комплексонометричне визначення кальцію та магнію грунтується на таких же реакціях, як і визначення твердості води. У сильнолужному середовищі при рН = 12...
-
Значення хімії у створенні нових матеріалів
Нові матеріали потрібні для квантових генераторів, лазерів, які породжують могутні промені, здатні різати, плавити, випаровувати, свердлити і посилати...
-
Застосування парної лінійної регресії до прогнозування економічних показників Прогноз - це ймовірностне, науково обгрунтоване судження щодо перспектив,...
-
Похідна. Її фізична (механічна) і геометрична інтерпретація - Основи вищої математики
І. Вважаючи, що X 0, розглянемо в даній фіксованій точці " Х " відношення приросту функції в цій точці до відповідного приросту аргументу Х . (7.1) (7.1)...
-
Диференціал, Визначення диференціала. - Основи вищої математики
Визначення диференціала. Формули й правила диференціювання. Використання диференціала для наближених обчислень. Основні теореми диференціального...
-
Теореми про межі. Чудові межі - Основи вищої математики
Будемо розглядати сукупність функцій, які залежать від того самого аргументу Х , при цьому Ха або Х . Доведення проводиться для одного із цих випадків,...
-
Межа функції - Основи вищої математики
Розглянемо деякі випадки зміни функції або прагнення аргументу Х до деякої межі " А " або до. Визначення 1: Нехай функція y=f(х) визначена в деякій...
-
Визначення : Скалярний добуток двох векторів і дорівнює добутку модулів цих векторів на косинус кута між ними . (6.1) Таким чином, скалярний добуток двох...
-
Визначення кальцію титрометричними методами - Питні мінеральні води
Титрування кальцій оксалату розчином калій перманганату Кальцій оксалат осаджують і відфільтровують через скляний фільтруючий тигель №4. Потім тигель...
-
Методи визначення кальцію, Методи розділення - Питні мінеральні води
Для визначення кальцію часто доводиться попередньо видаляти всі елементи, крім лужних і лужноземельних. Методи розділення Електроліз із ртутним катодом....
-
Для аналізу відбираємо проби різних мінеральних вод в об'ємі 100 см3 за допомогою мірної колби. Переносимо в конічну колбу на 250 см3, додаємо 5 см3...
-
З'ясування впливу автокореляції даних на точність економічного прогнозу за допомогою коефіцієнта Дарбіна-Уотсона Одним з основних припущень класичного...
-
Розвиток хімії та зростання її ролі в сучасному житті - Значення хімії у повсякденному житті
Хімія, наука про склад речовин і їх перетворення, починається з відкриття людиною здатності вогню змінювати природні матеріали. Люди уміли виплавляти...
-
Реакції, в які вступають спирти, супроводжуються розривом зв'язків О-Н або С-О. 1. Кислотні властивості спиртів. Утворення алкоголятів. Спирти не...
-
Об'єктом дослідження послужив сучасний осад мінералізований відібраний в літній час по глибині мулової колонки в інтервалі 50-100 см (мінералізація води...
-
Хімічні сполуки титану - Титан та його властивості
З одновалентними галогенами (фтором, бромом, хлором і йодом) він може утворювати ди - три - і, тетраз'єднання, із сіркою й елементами її групи (селеном,...
-
Поняття про мас-спектроскопічний метод аналізу - Гібридні методи. Газова хромато-мас-спектрометрія
Мас-спектроскопія - метод дослідження речовини шляхом визначення мас іонів цієї речовини (частіше відношення мас іонів до їхніх зарядів) і їхніх...
-
Природні сполуки міді - Властивості міді
Мідь входить до складу більш ніж у 198 мінералів, з яких для промисловості важливі тільки 17, переважно сульфідів, фосфатів, силікатів, карбонатів,...
-
Стандартизація робочого розчину Трилону Б - Питні мінеральні води
Точну концентрацію розчину Трилону Б можна визначити шляхом титрування розчинами хімічно чистих речовин: магній сульфату, кальцій хлориду або металевим...
Електролітична дисоціація води. Водневий показник рН - Теоретичні основи аналітичної хімії