nekrasovI (1114433), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Таким образом, при переходе от нейтральной среды ко все более и более кислой Сн будет становиться равной !О-', !О ', 10 4 н т. д.; наоборот, при переходе ко все более щелочной среде будем иметь Сц = 10-', 10-з, 10-ы и т. д. (тз !г. Рлсгеары Количественное обозначение реакции среды можно еще более упростить, если принять за основу водородный показатель (рН), определяемый соотношением: рН = — !цСн. Тогда нейтральная среда будет характеризоваться рН = 7, кислая рН = б; 5; 4 и т. д., щелочная рН=8; 9; !О и т.
д. (рис. Ч-!4). Само собой разумеется, что могут существовать н все промежуточные (между целочисленными):значения водородного показателя.зз-зз Практически реакцию среды удобно определять при помощи индикаторов — веществ, меняющих свой цвет в зависимости от относительной концентрации ионов Н' н ОН'. Наиболее давно известным индикатором является лакмус, окрашивающийся при избытке Н. (т, е. в кислой среде) в красный цвет, при избытке ОН' (т.
е. в щелочной ' Гн) ю-г -зр' ~а-' то« ~о' гд-' ггг' гггы гав» уе» э«»(н.), Убивание »1»»о»иоети ы — зузе»очпнгг» »исаа»»гнос»ги рн г з а .т в у а г ~о ж , хр ри Рнс. Ч-!4. Схема обозначений реакции среды. среде) — в синий н имеющий в нейтральной среде фиолетовую окраску. Опуская в испытуемый раствор пропитанную лакмусом фильтровальную бумагу («лакмусовую бу.мажку»), можно по ее цвету сразу определить реакцию среды. зе-ю Диссоциация электролита на ионы большей частью не связана с заметным выделением или поглощением тепла.
Поэтому небольшие изменения температуры обычно мало на ней сказываются. В особом положении находится вода, так как диссоциация ее идет со з н а ч н т е л ь н ы и поглощением тепла: 'Н,О+ (3,5 ккал ч=е Н'+ОН' Поэтому с т е п е н ь д н с с о ц и а ц.и и в о д ы п р и н а г р е в а н и и сильно увеличивается. С этим обстоятельством еще придется встретиться, так как оно имеет большое значение для некоторых реакций в водных растворах." Дополнения 1) Своболиый водородиый иои (т. е. ядро атома водорода — голый протоя) в растворе тотчас связывается с молекулой воды, образуя иои океания — Н«О+. Последний гндратнруется далее, давая нон гидр он и я — Н,О или Н'.
Оба зги яазвання применяются сравнительно редко, обычно же говорят просто о ионе водорода (Н). В общем случае сольватнрованный растворителем протон иногда называют яаном л н о н и я. Образование оксониеаого иона играет большую роль прн диссоциацин кислот, явлиясь основной причиной перехода полярной структуры кислотной молекулы в ионную, Следовательно, процесс распада иа ионы, например, молекулы НС! можно было бы а порядке уточнения выразить уравнением НзО+НС! НзО'+С!'. Оливка в атом нет иеобхолимости, так как и при обычном способе написания иои водорода понимается как гндратироваиный (Н, а не Н'). 2) Имеютсн также указания иа возможность первичной гндретации Н не одной.
а двумя, тремя или четырьмя молекуламн воды с образованием Н О+. Н,О,+ или Н О+,. Строение зтих гнлратов может быть описано формулами типа НзО' ° яНзО нлн Н'(ОНз) . В первом случае молекулы воды координируются окала волородов иона океания (рис. Ч-!5), во втором — непосредственно около протона (что, вероятно. пра- 6 5. Элекгролитическая диссоциация 179 внльиее). Для иона Н О+ (в кристалле] было установлено линейное строение [НзОНОНт]' с д(ОО) = 2,5А. Энергия его образовании нз Н,О и Н,О оценивается в 36 ккал/мазь.
3) Для нона ОН предполагается первичная гидратацня тремя молекулами воды с образованием Н,О, (рнс. Ч-16). По др>тнм данным более типично длн него суще. ствование и виде Н30,. Средний радиус гндратпрованного нона ОН' оценивается в 1,78 А. 4) Прнводившиесн в основном тексте определения кислот и оснований с точки зрения классической теории злектролитнческой днссоцнацан применимы лишь к в о диы и растворам. Чтобы иметь возможность учитывать химический характер таких веществ и в и е в од и ы х средах, была разработана п рот он н а я теория кислот н Ряс. Ч.13.
Возмаясяея с*емя строения наив Н О+. Рес. ч.за. Стене строевея вона КО . Щ Вс 1,ОН 3Н ЫН СН КО 353 33! 331 313 333 343 419 343 339 333 Слсл)ет ммезь в инду, что все приведенные данные рассчитаны для г а з о о б р а з и ы х систем, т. е. к реакциям в растворах непосрелствеино неприложимы. Ш е те в м те а е А.
И. Теория «молот я осяовеяяа. М, Госяямязхет, 1949. 313 с, оснований (Вренстед, !923 г.), исходящая нз следующих определений; кислоты — веще. стча, отшепляюшие протоны, основания — вещества, п риса едни яющне протены. Соотношение между кзюлотой н основанием дается — по протонной теории — сле. дующей схемой: основание+ протон = кислота. В системе нз двух способных взаимодействовать с протоном веществ основанием всегда нв.тнстсн то, иоторое прочнее его свчзыеает, т. е, характеризуется большим прогони ыы сролствам.
Например, па ряду ХНз — НзΠ— НР протонное сродство уменьшается. Поэтому в смеси с аммиаком вода функционирует каи кнс.точа, а в смеси с НР— как основание: ХНз+ НзО м ХН4 +ОН н Н О+ НР им Н О + Р Если для кислот протонная трактовка совпадает с обычной и лишь распространяет ее и неводные растворы, то к основаниям имеет место уже существенно мной нодход.
Так, ХаОНечитается основанием не потому, что ои способен отщеплять ион гидроксила, а потому, что этот нон гндрокснла способен присоединять протон (с образованием молекулы НзО). Основанием, следовательно, является не ХаОН в целом, а именно ион ОН [4((НО) = 0,98 А]. Если пон НзО' представляет собой самую сильную из возможных в водной среде кислот, то (подобным же образом) ион ОН' является самым сильным основанием. Так как для самой волы имеет место равновесие НзО Н'+ ОН', всякое изменение концентрации одного нз этих двух ионов должно сопровождатьсн эквивалентным изменением концентрации лругого.
Поэтому в води ы х растворах оба подхода— н классический, и протонный — практически приводят к одним и тем же результатам. Теоретическому рассмотрению инслот н осиоваияй посвящена специалызая монографяя ° . 6) Экспериментальное определение протонного сродства молекулы Н,О приводит к значению 169 икал/моль.
Длн молекулы ХНз оно составляет м)6 ккал/маль, а значения его для некоторых аннонов сопоставлены ниже (ккал/моль): '»'. Раствори 1АО 6) Иоиогениость валентиых связей растет по мере увеличения их поляряостн в большнистве случаев, ио все же ие всегда. Параллелизм обычно наблюдается для одной н тоА исе связи в различных содержащих ее соединениях, ио часто нарушается при сопоставлениях разных связеА.
Например, связи Н вЂ” О тем ыоиогеыиее, чем оии полярнее, яо из связей Н вЂ” г н Н вЂ” С! полярнее первая, а иоиогеииее вторая. 7) Ионогеииость связи Н вЂ” Х (с положятельиым водородом) завысит, по-вцхимому, прежде всего от п а в е р хи ост иод плотности отрицательного заряда на Х. Чем меньше эта платность, тем легче молекуле Н»О приблизиться своим кислородом к заключенному во внешнем электронном слое Х протону я затем извлечь его (в виде Н,О ). Наоборот, осуществить обратный процесс — извлечь протон вз Н,О' — для Х тем легче, чем больше плотность отрицательного заряда иа его поверхности. 6) Из схем рвс. Ч.13 вытекает, что химический характер гидраокисн ((ОН непа.
средственно завысит от в ал ея ты о го состоя пня («. Если один и тот же элемент (иэчрнмер, Мп) способен проявлять н низкую (+2). и высокую (+7) положительную валентиость, то в первом случае оы может дать гидроокысь основную [Мп(ОН)»[, а во втором кислотную (НМпО,).
Отсюда следует, что упрощенное представлеияе — «металлы лают основания, а металлоиды кислоты» (Н $5) — правильно в основных чертах лишь потому, что для большинства металлов характерны низкие положятельиые валентности, а для большияства металлоидов — высокие. Подобные марганцу элементы иногда иазывзют «амфотерными>. что весьма яе. удачяо, так как амфотерность является свойством не элемента, а гидроокнси КОН. Если при обшеА характеристике элементов односторонне руководствоваться свойствами типичных для них гидроокясеА, та некоторые металлы ((«е, »г' и др.) пришлось бы называть металлондами. Из изложенного следует, что общеупотребительное в науке н технике определение понятна «металл» по с о стоя н и ю вещества (1Н $8) ие всегда совпадает с определением того же понятия по сводствам типичной для данного элемента гидроокисн (Н $5).
А) Как и а случае кяслот, ионизация воды идет с первоначальным образованием иона океания. т. е. при участии лвух молекул: Н»О+ Н»О = Н»О + ОН'. Зная, что грамм-иои содержит 6,02 ° 1Оы напав (число Авогадро), легко получить некоторые интересные цифры. Так, число ионов водорода (и гндроксила) в одном литре воды, по предыдущему, равяо 6,02 ° 1Оз' ° 1О' 6,02 ° 1О". В одном кубическом милл и метре воды содержится, следовательно: 6,02.
10~»(10» = 6,02 1Оы нлн пряближеиио 60 и илл нардов ионов водорода. Далее, зная, что в литре содержится 1000:16 55,56 грамм-молеку,чы воды, т. е, 55,56 6,02 ° 10»' 335 ° 1Оз' молекул, из соотношения 335 ° 10»»/6,02. 1О" = 556 1О' находим, что в состоянии распада на иояы нз каждых 556 и ил лионов молекул воды находится только од и а. Таким образом, содержание ионов в чистой воде я громално (абсолютно) н одновременно ничтожно мало (отыосительио) . 10) Понятые «я о и в а я п а р а» имеет самостоятельиыд смысл, если стяжение противоположно заряженных яанов происходит без разрушения нх сольватных обола. чек.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
