С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Теория электролитической днссоциации хорошо объясняет особенности электролитов, такие, как: 1) способность подвергаться электролизу; 2) высокое осмотическое давление н другие свойства, связанные с числом частиц; 3) известную самостоятельность определенных групп нли сочетаний атомов, которые реагируют независимо друг от друга, например ХН+4, ЯОез ХОз и т. д. На основе теории электролитической диссоциации был установлен новый ионный вид химических реакций, создана новая теория кислот и оснований, расширены представления о диссоциации воды, гндролизе, индикаторах. Курс аналитической химии был переработан на основе теории электролитической диссоциацин. Но теория Аррениуса не объясняла, какие причины обусловливают появление свободных заряженных ионов в растворах. Почему положительные ионы, находясь в растворе вместе с отрицательными, не разряжаются и не образуют нейтральных частиц. Она не учитывала взаимодействия между ионами в растворе, вызываемого их электрическими зарядами.
Еще в 1891 г. И. А. Каблуков, опираясь на теорию растворов Д. И. Менделеева, утверждал, что нельзя рассматривать раствор как систему, в которой отсутствует взаимодействйе частиц растворителя и растворенного вещества. Взгляды Д. И. Менделеева помогли усовершенствовать теорию С. Аррениуса, хотя сам Д.
И. Менделеев и не был сторонником теории электролитической диссоцнацни. б 13. КИСЛОТЫ, ОСНОВАНИЯ И СОЛИ Понятие о кислотах и основаниях можно отнести к числу первоначальных понятий в химии. Содержание их многократно изменялось н в настоящее время для них сосуществуют различные определения. Ионная теория кислот н оснований опирается на теорию злектролитической диссоциации. Кислотами иазывают сосдаисиии, ира диссоииивва которых а иедиых растворах образуютса воломвтельвю зарюксааыс иоюл водорода, ира атом ие аезаикают Лблзтас июлииазйльзиас иовы.
К кислотам относят сложные вещества, содержащие атомы водорода, способные соединяться с. гндроксидными группами оснований. Кислоты реагируют с основаниями н основными оксидами с образованием соли и воды. Они способны изменять окраску индикаторов. Многие из них реагируют с металлами, прн этом водород кислоты замещается металлом.
Большинство кислот являются гидроксидами. 'Если они содержат кислород, то их называют кислородными (например, НзБО4, НХОз, НзРО„). Существуют н бескислородные кислоты (например, НС1, НСХ, НзЗ). Осиоваавамв аезывиют сюсдюмииа, ара двсмиюаваи которых а ведиых растворах образгютсв отрювпиазво зарювсааыс вовы псзроксида и ас юпюмлиююа иааас-либо отрвватюилю зариасииые вовы. К основаниям относят сложные вещества, в молекулах которых содержатся атомы металлов или группы атомов, заменяющие их н связанные с гидроксидными группами. Большинство оснований нерастворимо в воде.
Растворимые в воде основания называют илелочалси. Растворы щелочей изменяют окраску индикаторов. Основания реагируют с кислотами с образованием соли и воды. Нерастворимые основания разлагаются при нагревании на воду н основные оксиды.
Примерами оснований могут служить ХаОН, Са(ОН)з, Ре(ОН)з. Для объяснения электрической проводимости. аммиачным растворов С. Аррениус предположил, что аммиак с водой образует ХН4ОН, диссоциирующую по уравнению ИН4ОН лз чНл +ОН Селами аазыюают химические сослввсюю, которые в растворах диссовиар5зот аа авиловы бисталлш ала трувиы вломаю, вед5мвю соби аюдобаю мсталлам1 в иаковы, которые иремслаалвют собой каслетвыс остатка. Большинство солей — твердые кристаллические вещества. Жидкости с большими значениями диэлектрической проницаемости являются хорошими растворителями солей. К инм относят жидкий аммиак, безводный фтороводород, серную кислоту, воду.
45 Основной недостаток теории С. Ар н са на были даны приведенные о рениуса, на основе которой в нные определения кислот, оснований и солей ред ления подходили только для Ф водных растворов. Некоторые свойства кислот и оснований ррениу не могла объяснить, поэтому в 1923 г. ренстед заложил основы новой тео ии, ю, р р на. К основаниям ющие протон р, т. е. доно ы п ото протона. Кислотами и основаниями мог б ества, присоединяющие протон, т.
е. акцепто ы элек не" тро йтральные молекулы и ионы с различными и могут ьпъ в данном случае различными зарядамн: Кислоты Осиоиаиии СН,СООН юр+СН,СООНН, *р+Нн, Н,СО,ю, +НСО; Н ОФ юр+ О4 Н,О' *р+Н,О Н,О-.Р+ОйВсе кислоты и основания в классическом пон о теориеи. апример, кислотой будет ион ХН4' в во е если он отдаст протон, а основанием НБО, з, если он примет протон: н в воде, НоОТ +р сс Н~яО~ Существенное преимущество новой теории состоит в том, <осн ванне > не закреплялись за конкретными вещества щ ство может быть как кислотой. так и основанием в зависимости от условий.
Теория Бренстеда хороню объясняет подтверждаемый емь экс- своиств. частности, получение таких сое фа широкои распространенности амфотерных выполи ет функцию оснований и входит в состав кисло катиона. Но теория Б ноте а н ре д е может объяснить наличие тных и основных свойств у сое нени" водорода (СО ЯО СаО ВаО) 5 14. АМФОТЕРНОСТЬ Йод амфотсри мфотсриостью поломают аюсобюють саади>илий п мфотср» ди>июли прсюиаить а юююимости По теории Бренстеда, амфотерные свойства имеют вещества, которые в еак ях, и р ци, ротекающих в растворах, присоединяют 46 или отдают протоны.
Самое распространенное амфотерное соединение — вода, так как она может как присоединять, так и терять протон: Н>0+р ю Н.о' Н,Π— рю ОНПо теории Аррениуса амфотерные соединения реагируют как с кислотами, так н с основаниями. Это объясняется их способностью одинаково легко диссоциировать по типу кислоты и по типу основания: 2л(ОН) ЮУл>++2ОН Н>Епо> ю 2Н++ Хлор Амфотерные свойства проявляют прежде всего гидроксиды металлов, которые имеют промежуточную электроотрицательность.
Она характерна для гидроксидов цинка, алюминия, крома (111)„мышьяка (111), сурьмы (111). По классическим представлениям взаимодействие пщротссида цинка с кислотой и основанием можно выразить уравнениями: Хп(ОН)>+2НО=ЕпО>+2Н>О Нс2лог+2наон= Ха>эпос +2нто Пиитат патрис Цинкат-ионы в водном растворе практически не существуют, а поэтому по теории Бренстеда эти уравнения имеют следующий вид: гоп(Н>О)>1(ОН)г+2Н>О Юссл(нго)41 +2нао 1Еп(Н>ОЦ(ОН)>+2ОН ю 1Еп(ОНЦ~ +2нсо Аиионы, содержащие цинк, можно представить двояко: ХпО~~ или ( Хп(ОНЦ' . Эти формулы различаются только числом сольватирующих молекул воды.
Установить это число в растворе вообще невозможно. Из исследований веществ в твердом состоянии вытекает, что структуру анионов правильнее отражают формулы, которые учитывают максимальную гидратацию, т. е. следует писать (Хп(ОН)с)', а не ЕпОтт, т. е. уравнения, по Бренстеду, более точно описывают реакцию. Понятие кислотности, амфатерности и основности распространяют и на суль фиды металлов. К кислотным сульфидам относят те, которые растворяются в основных растворах с образованием тиоаниона.
Основные сульфиды растворяются в кислотах с образованием ионов металла. Амфотерные сульфнды проявляют оба этн-свойства в зависимости от среды, в которой протекает реакция. Например, в водном растворе амфотерные свойства проявляет сульфид сурьмы (111), что можно представить уравнениями: БЬгЯз+6нзоз ы2$Ьзз+ЗНгБ+61З,О БЬгзз+НБ +ОН зг 2$ЬБг +Нго 2$ЬгБз+ 40Н кг ЗБЬЯг + $ЬОг + 2НгО Между классическими уравнениями теории С.
Аррениуса и уравнениями в соответствии с теорией Бренстеда существует известное различие, поэтому если говорят об амфотерности, то имеют в виду классическое понимание этого явления. Если используется теория Бренстеда, то лучше пользоваться терминами «амфипротность» и «амфипротные» вещества, или «амфолнты». Ф гз ГНДЗзОЛИЗ СОЛЕЙ В водных растворах происходит химическое взаимодействие между ионами соли и ионами воды. Такое взаимодействие ионов растворенной в воде соли с ионами Н+ и ОН называют гидролизом солей.
Во многих случаях под влиянием гидролиза изменяется кислотность илн щелочность среды, образуются слабые основания, слабые кислоты, кислые или основные соли, трудно растворимые вещества, а также комплексные соединения. Гидролиз является процессом, противоположным реакции нейтрализации. Реакция нейтрализации приводит к образованию соли и воды. В процессе гидролиза могут образовываться основание и кислота. Гидролизу подвергаются соли, образованные сильными кислотами и слабыми основаниями, сильными основаниями и слабыми кислотами„слабымн основаниями н слабыми кислотами. Не гидролизуются соли сильных кислот и сильных оснований. Различают три типа гндролиза: 1) гидролиз по катиону, 2) гидролиз по аниону, 3) комбинированный гндролиз (нли гндролиз по катиону и авиону). Гидролизу но катиону подвергаются соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием. Примером может служить гидролиз )з(Н4С1. Его можно выразить уравнением в молекулярной и ионной формах: ХнзС!+ НгО Хнкон + НС! Хн; + Н,О чз Хнзон+ Н хн а Ф хнр+а + Н,О ы ОН-+Н' 11 хн,он По теории Бренстеда данный процесс представляется следующим уравнением; Хнз+НОНХН +НО+ кисл.
1 сси. 2 сси. ! кисл. 2 В результате гидролиза концентрация ионов Н+, точнее НзО+, увеличивается„раствор приобретает кислую реакцию. Гидролизу но аниону зюдвергаются соли, образованные силъными основаниями и слабыми кислотами. Примером может служить гндролиз КСЫ. Выразим его в молекулярной и ионной формах, а также по теории Бренстеда: ксХ+н,о нсх+ кон КСХ~К +СХ+ НгОзгОН +Н 11 нсх СХ-+ Н,О НСХ+ОН- с.! и .2 киси.! с.2 Как видно, равенство второе (по теории Аррениуса) и равенство третье (по теории Бренстеда) в данном случае формально совпадают.
В результате гидролиза концентрация ОН -ионов увеличивается. Раствор приобретает щелочную реакцию. В случае солей, образованных слабыми многоосновнымн кислотами и сильными основаниями, гидролиз протекает ступенчато. Первая ступень: ХагСОз+ НгО ы ХаНСОз+ ХаОН Вторая ступень: ХаНСоз+ НгО ыХаОН+ НгСОз Гидролиз ЫагСОз идет практически по первой ступени, т.
е. по уравнению СОг + Н О кг НСОз +ОН В сильно разбавленных растворах гидролиз частично идет по второй ступени: НСОз +НгО кз НгСОз+ ОН .Комбинированный гидролиз характерен для солей, образованных слабыми кислотами и слабыми основаниями. Примером может служить гидролиз СНзСОО1ЧН4, а также гидролнз широко применяемых в анализе солей: (МН412Б, (1ЧН4)2СОз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
