Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Вопросы 1. Какие факто ы алия творах? ф р ют на положение химического равновесия в ре реальных рас- 2, Напишите схе химнчес му кнх равновесий, протекающих в: а) нодном ра, е сульфата магния; б) ; б) водном растворе диоксида углерода; в) водном раство равьиной кислоты; г) иасьпцеииом водном раство Ре му ре оксалата кальция. 3. Что такое активность, коэффициент активности? Что характеризует величина коэффициента активности? 4.
Рассчитайте ион ассчитайте ионную силу в водных растворах: а) 0,1 М НС1; б) 0,1 М НзЗО~; в) 0,01 М М8$0, + 0,01 М Хаз$04 . 5. В каких е пр делах могут измеюпъся величины коэффициента аатнвиости? В каких случаях оии могут быть больше единицы? б. Почему нельзя зксп име ер нтальио найти коэффициенты активности индивидуальных ионов? 7. Используя формулы (5.8) и (5.12), выведите формулу для расчета среднего коэффициента активности при 1 < 0,01 М. 8.
Составьте авнеиия ур материального баланса для следующих систем: а) водный раствор щавелевой кислоты; б) смесь растворов РеС! и КБСХ (образуются комплексы РеЯСХ~' ...Ге(ЗСХ)в; в) щелочной РаствоР А!(П1) (обРазУютса гидроксокомплексы до А1(ОН) включительно). 9. Запишите в ажеи ыр ия для реальных констант следующих равнонесий: СН,СООН СН,СОО +Н' ХН; ХН, +Н' Ва304(тв) Ваз +30з % В каком направлении из е м юпотся величины реальных констант этих равновесий при увеличении ионной силы раствора7 114 (с ом разумных допущений) уравнения элеатронейтральносгн для следующих систем: а) концентрированный водный раствор НС1; б) очень разбавленный водный раствор НС1; в) смесь водных растворов СН,СООН и СН,СООХа; г) смесь водных растворов СцБОз и ХН,; д) смесь растворов Рес13 и КЗСХ. 1!. Как изменится распределительная диырамма (см. Рис.
5.2), если вместо муравьиной взять более сильную кислоту, более слабую? Куда сместится точка пересечения кривых, области доминирования форм? !2. Как изменится диаграмма (см. Рис. 5.3), если вместо сероводородной кислоты ннпь кислоту, последовательные константы диссоциации которой различаются меньше (например, щавелевую)? 1К Найдите, пользуясь диаграммой (рнс. 5.7), (Н" ], [ОН ], (НСОО ] и [НСООН] в 0,1 М растворе мураньиной кислоты; в 0,1 М растворе формиата натрия. 14.
Как изменится вид распределительной (рис. 5.2) и концентрационио-логарифмической (рис. 5.7) диаграмм при изменении концентрации кислоты? 15. Можно ли, пользуясь коицензрационно-логарифмической дишраммой, построенной для 0,1 М НСООН (рис. 5.7), нанти РН в растворе НСООН другой концентрации? Если да, найдите РН 0,01 М НСООН . в Глава б. Основные типы химических реакций, используемых в аналитической химии С точки зрения химика-аналитика целесообразно выделить следующие типы химических реакцик 1) с переносом протона — кислотно-основные реакции; 2) с переносом электрона — окислительно-восстановительные реакции; 3) с переносом электронных пар с образованием донорно-акцепторных связей — реакции комплексообразования.
Для каждого типа реакций можно при необходимости провести более детальную классификацию. Например, среди кислотно-основных реакций можно выделить автопротолиз, среди окислительно-восстановительных— диспропорционирование. В химическом анализе иногда целесообразно рассмотреть не тип реакции, а процесс, который не обязательно может быть химической реакцией илгь наоборот, включает несколько типов реакций. Таковы процессы с изменением агрегатного состояния (осаждение, дистилляция, растворение) и процессы распределения (экстракция, хроматография). Все эти равновесия имеют много общего, однако каждый тип обладает характерными особенностями, которые являются основой отдельных хи.
мических методов анализа. Характерные черты каждого типа равновесий важны не только при обнаружении, разделении и определении веществ химическими методамн, но и при анализе физико-химическими и физическими методами, поскольку многие из них сопровождаются химическими операциями (например, растворение пробы, предварительное разделение, переведение в химическую форму, удобную для измерения аналитического сигнала). Остановимся подробнее на некоторых типах химического равно. весна. б.1.
Кислотно-основное равновесие Равновесия в растворах кислот и оснований выделяют в отдельный вид в связи с резким отличием катиона водорода от всех остальных ионов и необычайной важностью реакций с участием протона для большинства рвздо лов химии. Существует несколько теоретических концепций кислотнгь основных превращений. Каждая из иих имеет достоинства и недостатки и удовлетворительно описывает определенный круг явлений Общей теории 116 от и оснований нет, да и вряд ли она нужна: рассматривая столь широ~й вопрос к ак кислотно-основные превращения, такая теория, выиграв в бпшости, проиграла ь в б 4 конкретности. Круг явлений, с которыми сталкиическая химия, наиболее удовлетворительно описывается с ается аналитическая химия, наи о и 1923. Зтатеопозици нр й л отолитинеской теории Н.
Брйнстеда и Т. оури 1 . а тео- нерия удачно о ясняет пр бъ актически все процессы в растворах, особенно в водны иых, она получила всеобщее признание ерво те Рог П й о етической концепцией кислот и оснований была теория Аррениуса, в в аспю ах. Соове кото ой лежит электролнтическая диссоциация веществ в распюрах.
гласно Арреииусу, кислоты — это вещества, образующие лри д ци — и исса ации в водном во ионы Н', а основания — ионы ОН . Не оспаривая достоинств теории растворе ионы ', о ме, л остые математические соотношения для расчета р д р Н во иых астворов), остановимся иа недостатках, которые обратили иа себя внимание х ехимиков вллотьдо полного непризнания) уже во времеиа Аррениуса: 1) нельзя представить су4лествовакатиона Н' в растворе, как этого требует теория; уч ; 2 не нтывается влияние иие катио рлтеля (иесмотря иа многочисленные экспериментальные подтв ржд уча ения а- растворлтеля иесмотр спи растворителя в реакциях кислот и оснований); 3) все расчеть4 оказываются не- верными при переходе к неводным растворителям. Одновременно с теорией Брел«теда и Лаури появилась теория Льюиса.
По Льюису кислоты — вещества, принимающие пару э ктр эле онов, основания — вещест- ва, отдающие ее. При этом образуются ковалелтиые связи. В класс кислот попадают молекулы, образованные атомами с незаполненной ктро восьмиэле ниой оболочкой (ВР,, БОз), катиолы-комплексообразователи (Ре ', Со ' и т. и., гвлогениды с иеиасыщеилыми связями 1 4, м е 4 Т'С1 л ол купы с поляризованиыми двойными связями (СО, БО ).
В класс оснований — молекулы — содержащие свободные электроиз' з войиыми и ойиыиые пары (1»Н,, Н,О), аииоиы, органические соединения с двойным тр ми связями, ароматические соединения. Этот лолх д р о ши око используется в орга- кической химии («кислоты и основания Льюиса»). Однако с точки зрения аналити- ческой химии теория оказалась слишком общей. ор ео ия Льюиса ие имеет количеваиий, кото ый мог бы служить ствеииого критерия оценки силы кислот и основ ии, основой для аналитических расчетов кислотно-основных р авиовесий (например, для оценки РН), Развитием теории Льюиса стала кани«линя экестких и мягких киснет Пирсона, иов с основанием- по которой лри юаимодейсгвни кнслоты-акпептора пары эле покором пары электронов ие обязательно получается ковалеитиая связь, и могут воз- илкать ионная и коордииапиоииал связи. В круг кисл и патио-осиовиых реакций вкпюча- ~тсятаким образом комплексообрэзоваиие.
Наи б й ей кислот и оснований является т«ария Уса«овина, ло более о ше твори которой кислотами считают вещества, отдающие катио р оиы или и инимающие аииоиы (вли электроны), основаниями — вещества, отдающие аииоиы (или электроны) и прииимяющие катионы. ак в . К идно, кислоты и основания Усановича включают ки- слоты и основания Льюиса, окислнтепи и восстановители. 117 6.1.1. Протолитическая теория Теория основана на особенностях иона водорода Протон лишен элек. тронной оболочки, он на пять порядков меньше других ионов и очень под. вижеи.
Вешества, способные отдавать протон, называют кислотами, а веще. ства, принимающие протон, — основаниями. Есть вещества, способные быть и донором, и акцептором протона, их называют амфолитами. Кислотам пнями и амфолитами могут быть незаряженные и заряженные соеди. ми, пения. Например: Кислота Основание Амфолит НС! С! НСОО !ЧН1 НСООН ) Нс н,со, НСО, ) нсо; )н,о НСО С01 Н,О' но но ОН А!(Н О)" А!(н о) (он) ' А)(н, о), (он)" А)(н,о), (он)," Обратимые реакции с переносом протона р от кислоты НА к основанию В называют кислотно-основными полуреакциями: НА р+А В+ р ВН+ (6.1) (6.2) 118 Кислота слота и получившееся при отдаче протона основание составляют сопрязкенную пару. В уравнениях (6, 1) и (6.2) это НА и А, ВН+ и В.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
