С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Отсюда видим, как важно применять буферный раствор для сохранения рН исследуемого раствора. Те же рассуждения справедливы и для основного буферного раствора. Если концентрации кислоты и соли в буферном растворе близки, т. е. отношение концентраций равняется приблизительно единице, то концентрация ионов Н+ численно приближаетсн к константе диссоциации кислоты даже при прибавлении к ней небольших количес1в сильных кислот и оснований.
Такое же явление отмечается в основных буферных расгворах с ОН -ионами. Вычисление [Н+] и рН буферных растворов слабых оснований и их солей. Зная константу диссоциации слабого основания, можно вычислить рН буферного раствора. Диссоциация слабого основания протекает по уравнению )ЧН,ОНм1ЧН."+ОН- [)чнв][ОН ) [1чн,он] Концентрация ОН -ионов зависит не только от концентрации основания и его константы электролитической диссоциацни, но и от соотношения концентраций основания и его соли.
Чем больше концентрация соли, тем меньше рН. Б ферная сила — сопротивление буферных растворов, оказываемое действию щелочей и кислот. Если при добавлении одного и того же количества сильной кислоты ]Н ] одного буферного раствора изменяется меньше, чем (Н ] другого буферного Р аствора, то первая смесь обладает большой буферной силой. Например, имеются два буферных раствора: ацетатны"' ( раствор СНзСООН+1 М раствор СНзСОО!х!а) и формиатный (0,1 М раствор НСООН+0,02 М раствор НСОО)з!а). Рассмотрим, как изменится !Н ] этих буферных растворов при добавлении к ним 0,01 моль сильной кислоты? П и добавлении хлороводородной кислоты произойдут реакции: р СНзСООХа+ НСМСН зСООН+ХаС1 НСООХа+ НС1~НСООН+ ХаС! Концентрации кислот увеличатся на 0„01 моль/л и будут равны: (СН зСООН] =0,1 моль/л; (НСООН1=0,1! Концентрации солей соответственно уменьшатся: (СнзСООХа] =0,99 моль/л; (НСООХа] = 0 О1 моль/л.
Согласно уравнению (21) (Н ' ] ацетатного буферного раствора будет равна: (Н+]=1,аз.10 з — '=186.10 з моль/л. 1,0! 0,99 П и прибавлении хлороводородной кислоты (Н+ ] буферного раствора составляла 1,82. 1О ' моль/л. Следовательно, увеличение незначителыю. Для формиатного буферного раствора (Н ]=1,77-10 з — 8,85 10 моль/л. + О,!П После прибавления кислоты „О,!1 (Н "]= 1,77. 10 "— '=1,95 1О з моль/л. 0,01 П имер показывает, что концентрация водородных ионов от прибавления сильной кислоты к формиатному буферному раствору увеличивается в большей степени, чем в ацетатном.
Два рассмотренных буферных раствора обладают различной буферной силой. 116 Буферная емкос1ь. Способность буферных растворов поддерживать значение рН зависит от состава буферного раствора и от концентрации его компонентов. Если добавлять к буферному раствору значительное количество сильных кислот и щелочей, будет происходить заметное изменение рН растворов.
Следовательно, способность буферных растворов поддерживать постоянное значение рН не безгранична. Предельные количества (в тюль/л) кислоты нли щелочи определенной коипен. грация, которые мвкио добавкгь к бубзерпому раезвору, чтобы рН его изменилось тнлысо на едииигу, называют буферной емкосзью.
Например, буферная емкость ацетатного буферного раствора (0,1 М раствор СНзСООН+О,! М раствор СНзСОО)х!а) будет составлять 0,08 моль/л НС! нли 0,08 моль/л )х!аОН. При использовании буферных растворов в анализе необходимо учитывать следующее. 1. Различные буферные растворы обладают определенной буферной емкостью и сохраняют постоянство рН только до прибавления определенного количества кислоты или щелочи. 2. Буферная емкость тем больше, чем выше ко!щентрация компонентов буферного раствора.
Например, при добавлении 1л хлороводородной кислоты или щелочи к ! л аммонийного буферного раствора его рН будет изменяться, как показано в табл. 4. Таблица 4. Значении аммонийного бубю пр" различных ав коиззентрапвях 3. Максимальная буферная емкость наблюдается у растворов, которые содержат равные концентрации слабых кислот и их солей, а также равные концентрации слабых оснований и их солей. 4. По мере добавления к буферным растворам кислот или щелочей устойчивость их растворов к изменению рН постепенно уменьшается. Например, при добавлении НС! или !з!аОН к 1 л 0,1 М ацетатного буферного раствора рН его будет изменяться следующим образом в интервалах: 0,00 — 0,02 моль НС! нлп ХаОН вЂ” на 0,085 единиц рН; 0,02 — 0,05 моль НС! нля Хаон — на 0,10 елланц рН; 0,05 — 0,1 моль НС! или Хаон — на 0,28 единиц рН.
117 Приатеиеиие буферных Растворов в аналитической химии. уфер ные растворы в анализе веществ применяют в тех случаях, когда требуется соблюдение постоянства рН растворов при раз авлении бавлении или прибавлений в реакционную массу других реагентов. — ения а так- 1. При проведении реакций окисления — восстановл же осаждения сульфидов, гидроксидов, карбонатов, хроматов. фосфатов и др. 2. При действии групповых реагентов. Дпя осаждения катионов и П и П1 аналитических групп. Для осаждения П группы а.сионов применяют групповой реагент (МНа) группы— уппы — групповой реагент (ХНа) Б. Осаждение проводят в присутствии основного буферного раствора )з(НаОН+)з(НаС, р 1, Н раствора должен быть около 9.
3. П и определении ионов Ул + в виде сульфида цинка в присутствии катионов П1 аналитической группы используют формиатный буферный раствор, рН=З. 4. Характерной реакцией ионов Вяз+ является реакция образования хромата бария: К зСгзОг + 2 ВаС1з + Н гО за 2 ВаСгОа+ 2 КС1+ 2 НС! Хромат бария растворим в хлороводородной кислоте и по мере ее об азования при достижении рН 2,68 осадок полностью растворяется. Чтобы осадок не растворялся, к раствору прибавляют ацетат натрия, который связывает образующиеся ионы Н в малодиссоциированную уксусную кислоту. Образуется ацетатная буферная смесь с рН 4,74, и осадок не растворяется: НС1+ СН зСОО!Ча = СН зСООН+ 1ЧаС1 буеернаи смесь 5.
Б фе ные растворы играют большую роль в аналитической имии технологических процессах, в жизни различных организмов, обеспечивая постоянство РН крови, лимфы . д. це1.—,„а еь —,„ация водородных ионов в крови постоянно поддерживается действием двух буферных растворов: НагНРОа+НаНг в НгСОз+ХаНСОз. В сильнокислых и сильнощелочных растворах необходимо предварительно нейтрализовать больпзую часть кислоты или щелочи, а затем подобрать подходящий буферный раствор с большой буферной емкостью и высокой концентрацией компонентов. К сильнокислым растворам необходимо добавить некоторые количества сухой соли слабой кислоты, например ацетата натрия и др., к сильно щелочным растворам — сухую соль хлорида аммония.
В растворах создастся уф р гся б е ная смесь с соответствующим рН. 118 8 4. АМОзОТЕРНЫЕ ГИДРОКСИДЫ КАТИОНОВ П1 — Р АНАЛИТИа1ЕСКИХ ГРУНП Явление амфотер ности играет большую роль при анализе катионов. Типичными амфотерными гидроксидами катионов П1— 'и' аналитических групп являются: Хп(ОН) „А1(ОН)з, Сг(ОН), РЬ(ОН)з, Бп(ОН)г. Они диссоциируют по типу кислот и по типу оснований, т. е. являются амфотерными (гл. 1, 8 14).
Их диссоциацию можно представить следующими уравнениями. Кислотный тип диссоциации: Основной тип диссоциации: 2Н'-ьУпОз з~Ул(ОН)з~Упз~+2ОН Пинааг-нон Н +СгОз ззСг(ОН)знзСгз++ЗОН зроып-ион Н +А!Оз' аеА1(ОН)зааА1з~+ЗОН- ааюмииаг-иои й ЗНз ЬА1О~з оеА1(ОН) А!з'+ЗОН Кислотные и основные свойства амфотерных гидро ксидов определяются константой диссоциации гидроксидов.
Например, константа диссоциапии гидроксида алюминия по типу кислоты К„,„ю, —— 4 1О 'з, а константа диссоциации по типу основания Каз1онз, — — 8.10 зз. Следовательно, кислотные свойства гидРоксида алюминия преобладают над основными. При действии кислот указатшые гидроксиды реагируют как основания: Уп(ОН)з+2Н' геУпз++2НзО А1(ОН)з+ЗН гаА1з++ЗН О При действии щелочей они реагируют как кислоты: Н,УлО, +2ОН азУпО1 +2Н,О НА1Оз+ОН аа А!Оз ~- НзО При проведении аналитических реакций необходимо учитывать, что в кислых растворах присутствуют в виде катионов П1 группы ионы Улз+, А1з+ Сг +, в щелочных растворах — в аиде анионов: ХпОз — цинкат-ионы. А!О аз или А1Π— алюминат-ионы, СгО-' или СгΠ— - хромит-ионы.
При отделении ионов г.па+, Сгз+, А1з от остальных катионов П1 аналитической группы (по щелочному методу) действуют избытком щелочи, которая осаждает все остальные катионы в" виде гидроксидов. В растворе остаются цинкат-, хромат- И алюмиттат" ионы. При проведении анализа необходимо учитывать, что область значений рН при осаждении амфотерных гидроксидов очень ограничена. Например, практически полное осаждение А!(ОН)з достигается при рН ж 5, а при рН =10 осадок начинает 119 растворяться с образованием А1О -ионов. Поэтому осаждение гидроксида алюминия необходимо вести при рН от 5 до 10.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
