Главная » Просмотр файлов » Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия

Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (1134491), страница 61

Файл №1134491 Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия) 61 страницаД.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов - Физическая химия (1134491) страница 612019-05-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 61)

Если константы равновесия этих реакций различаются достаточно сильно, то в определенных условиях можно рассматривать эти равновесия раздельно. Так рассматривался выше гндролнз ]тавРОв. вначале была найдена степень гидролиза, соответствующая третьей ступени ионизации НвРОе а затем оценивалась степень гидролиза образующегося на его первой ступени иона НРОвт- В общем случае приходится рассматривать равновесия совместно, т. е. решать задачу о многоступенчатом равновесии. Запишем процесс в общем виде АХ=АХв — 1+Х=АХв-т+2Х".АХ+]л — 1) Х вЂ” ' А+пХ, где Х может быть либо лиганд, либо ион водорода.

Если речь идет о комплексных соединениях, то константы Кт называются ступенчатыми константами нестойкости комплексов. Система, содержащая и+2 компонента (не считая растворителя), характеризуется л константами равновесия: А 1Х] 1А) А ]Х) ]АХ) А 1Х) 1АХ» — 1] ]б ]у] 1АХ] 1АХт) " 1АХ„] которые накладывают и условий на концентрации компонентов. Для того чтобы можно было определить концентрации всех компонентов, требуется еще два соотношения. Одно из них — уравнение материального баланса по Л: [А[+ [АХ[+ [АХт[+ ... + [АХ„[ =с'. (15.18) Оно позволяет выразить концентрацию [А), [ЛХ), [ЛХ21, ..., [АХ4 через суммарную концентрацию с" и концентрацию [Х1. Из (!5.!7) следует, что !А1 !х) !Ах) !х! ! 1 1~1~ [А К| Кт К~кт ртх, 1!х1 рц!х)" (15.19) Ки КЖз Кл Подставляя (15.!9) в (15.18) и разрешая полученное выражение относительно [Л1, получаем (15.20) !х1 (хр !х1" (+ — + — +...+ к кк кк ...к„ Вместе с соотношениями (!5.19) зто дает концентрацию любого АХь Например, для ионизацни двухосновной кислоты НтА, подставляя в (15.19) и (15.20) вместо Л двухзарядный анион Ат-, а вместо Х Н+, после несложных преобразований знаменателя получаем [Лт — [ К1ктт' к,к, +к, !н+1+ !н+р* [НА) ~,с! 1 (15.21) к,кт+к, !н+1+ !н+р с !н+р к,к, + к, (н+1 + !н+р где К~ — константа первой ступени ионпзацюи Кз — константа второй ступени ионизацни кислоты [поэтому в рассматриваемом примере, применяя формулы (15.19) и (!5.20), необходимо поменять местами К~ и К:1, При известной концентрации [Х) (15.19) и (1520) дают окончательное решение задачи.

Это имеет место в случае, когда лиганд Х находится в большом избытке по сравнению с А, так что можно считать, что концентрация свободного лиганда практически совпадает с полной концентрацией лиганда и может быть определена исходя из количества лиганда, введенного в раствор. Если речь идет о кислотно-основном равновесии, то концентрацию ионов водорода можно считать заданной при исследовании буферных рас- аза творов или проведении расчетов для раствора, рН которого измерен независимым способом. Если концентрация Х также подлежит определению, то к рассмотренным уравнениям следует добавить последнее недостающее уравнение — уравнение баланса по Х. Если Х вЂ” некоторый введенный в раствор лиганд с суммарной концентрацией хм то уравнение баланса (11.8) запишется в виде [Х]+ [АХ]+ 2 ]АХз]+ 3 [АХз]+ ...

+ и [ЛХ„! =хр. Для кислотно-основных равновесий удобнее воспользоваться условием электронейтральностн раствора (11.9). Например, при диссоциации двухосновной кислоты условие электронейтральности будет выглядеть так: [НЛ.-]+2 [А -] = [Н+!. Подставляя в это уравнение значения [Л' — ] и [НЛ вЂ” ], выраженные через [Н+] с помощью (15.21), получаем уравнение для определения [Н+~: К~со (Н+1 + хК1КФо [ щ К,Кз + К, (Н+! + [Н+] з которое преобразуется к кубическому уравнению относительно Н+: [Н ]'+Л,]Н+!'+(К,К,— К,с,) [Н+! — 2К,К,сз — — О. В качестве еще одного примера многоступенчатого равновесия рассмотрим процессы, которые происходят при растворении частицы НА, способной ионизоваться, как кислота, с образованием частицы А н одновременно присоединять протон, как основание, с образованием частицы НзА+.

Такие частицы, обладающие одновременно свойствами кислоты и основания, называются амфотерными. Примерами амфотерных частиц являются молекулы НзО илн ионы НзР04 и НРО4~ —. Концентрации отдельных форм амфотериой частицы НА определяются как функции ее суммарной концентрации и концентрации ионов водорода с помощью тех же соотношений (15.2!). При составлении последнего уравнения в общем случае надо учесть, что при превращении НА н НзЛ+ возникают ионы ОН, которые должны быть учтены при составлении уравнения электронейтральности раствора.

Поэтому последнее выражается так: [НеА+]+[Н+]=[А ]+[ОН-!. (15.22) Выражая все концентрации через Н+, приходим к уравнению для нахождения концентрации ионов водорода в виде [Н+]+ с' (н+Р (н+Р+к 1н+]+к к К К~К~' (н+]+ (н+]э+К, (н+]+к,кз которое приводится к уравнению четвертой степени [Н+14+(с'+К1) [К+12+(К1кз — К ) [Н+12— — (К К +К,Ктс') [Н+1 — К,К;К =О. При выводе условия электронейтральности раствора считалось, что амфотерная частица не заряжена. Легко убедиться, однако, что то же самое соотношение получится н в случае зариженной частицы (например, прн введении в раствор однозамещенного ортофосфата натрия).

Здесь частица вводится вместе с противоионом„т. е. а растворе создается концентрация противоиона сз (полагаем, что противоион однозарядный). Отсюда условие злектронейтральностн будет иметь вид [НА 1+2[Аз ]+[ОН ]=с'+[Н+]. Вместе с уравнением баланса [НА ]+[Аз ]+[Н,А]=с' (15.23) это дает откуда [Н ] / К (Кэс'+К ) К1 +с' Кс ЪК [н+1=~ кк, При с' з К1 и РН ='/э(РК~+ РКз). (15.25) Заменяя Кэ в (15.24) на константу гидролиза с помощью (15.9), получим [Н+] = Кь/К~ М Кь/К1 [А' 1+[ОН 1=[Н,А[+1Н+1. Поэтому условие (15.22) и вытекающее из него уравнение (!5.23) для нахождения концентрации ионов водорода в растворе амфотерного вещества являются общими для любых амфотерных частиц. решение существенно упрощается, если ионизация и гндролкз частицы НЛ проходят в незначительной степени, т.

е. концентрапня [НЛ] несущественно отличается от с'. Тогда из выражений длякозстант равновесия получаем для [Л вЂ” ] и [НтЛ+1 [А-] =К,с'/[ Н+], [Н,А+]=- с [Н+1;:А,. Подставляя эти выражения в (15.22), получаем (с [Н+]/К,)+ [Н+1=(К,с /[Н+])+(К„/[Н+]), Следовательно, когда константа гидролнза НЛ выше, чем константа ионизации НА как кислоты, концентрация ионов водорода будет меньше чем 10-т, т. е. среда будет щелочная.

В том случае, если константа гндролиза меньше, чем константа ионизации, среда будет кислая. Например, при растворении ХиНзРОз ионизация проходит в соответствии со второй ступенью ионизация ортофосфорной кислоты, для которой К,а=6,31.10-а, а гпдролиз — в соответствии с первой ступенью ионизация, для которой Кю=7,52.10 — з, чему соответствует константа гидролиза 1,ЗЗ 10 †'т. Следовательно, при растворении этой соли будет создаваться кислая среда.

Если же растворить двузамещенный фосфат натрия ИазНРОз, то ионизация проходит с константой 1,26 10 'а, а гидролиз, который будет соответствовать второй ступени ионизация с константой 6,31 1О-', характеризуется константой гидролиза 1,58 !О т, и поскольку гидролиз существенно превышает ионизацию, возникает щелочная среда. В качестве примера нрнмевения формулы (15.25) вычислим, каков рН раствора глицина.

Аминокислота гликина характеризуется двумя стуненями ионизация ХНз СНтСООНч. ИНз СНтСОО +Н+(РК=2135)1 ХНз~СНтСОО .з.-ХНаСНтСОО +Н+(рК=9.88). В кристаллическом состоянии глицин сузцествует в виде внутреннего иона (цвиттер-ион) ИНз+ОНзСОО . При растворении глицина, согласно (15.25), образуется раствор, для которого РН=зУа(2,35+9,88) =6,11. $ т5.5. Растворение и освждеиие трудиорвстворимык соней и гидроисидов Многие соли, а также гидроксиды большинства металлов плохо растворимы в воде и при образовании выпадают в осадок.

К таким солям относятся, например, хлорид серебра АяС1, сульфат бария ВаЬОь многие сульфиды. Это явление широко используется в химической практике для удаления из раствора соответствующих катионов нли анионов. Например, ионы С1- можно удалить из раствора, добавив эквивалентное, а еще лучше несколько превышающее эквивалентное количество растворимой соли серебра, скажем, Ай)зОз Часто возникает н обратная задача — перевести некоторый катион, находящийся в ш1де нерастворимой соли, в раствор. В обоих случаях существует равновесие между твердым веществом и находящимися в растворе ионами, образующими зто вещество. Соответствующее равновесие можно записать в виде (! 5.26) Ме„Л ~хМе++уА— а константу равновесия, с учетом того, что активность чистого компонента равна единице,— в виде к ам»з»ох или в приближении идеального раствора [Мел+1 [А ]~=К. (15.2?) Константа равновесия такого процесса называется произведением растворимости Кь.

В соответствии с общими положениями теории химического равновесия, если произведение реакции (15.26) болыпе произведения растворимости, то происходит осаждение соли (или гндроксида), если же оно меньше произведения растворимости, то осадок соли или гидроксида растворяется до тех пор, пока произведение реакции (15.26) не станет равным Кь, прн условии, что твердая фаза присутствует в достаточном для этого количестве.

Учитывая, что (Мез+]=х? и [Аз-]=уЬ, с помощью уравнения (15.27) нетрудно рассчитать растворимость Ь вещества МезЛз нз произведения растворимости: л'.=з+ тК !х"уз. Из произведения растворимости непосредственно определяется концентрация катионов и анионов в растворе надосадкомсоли или гядроксида, если система не осложнена какими-либо дополннтельнымн равновесиями. Например, над осадком ВаЬОз, произведение растворимости которого равно 1,1 10 'з М», ионы Вал+ и 504»- находятся в равных концентрациях 1,05.10 з М. Для нахождения концентрации ионов ОН- и Сгз+ из произведения растворимости Сг(ОН) з, равного 6,7 10 — з' М', следует учесть, что при диссоциации гидроксида на каждый ион Сгз+ образуется трн иона ОН, т.

е. (ОН-] = 3[Сгз+], поэтому Кс=[Огз+] [ОН ]з — 27[Сгз+]4 откуда находим концентрацию [Сг»+] =1,255 10-з М, [ОН-1 = =3,76 !О-з М. В присутствии растворимой соли одного из ионов концентрация второго иона соответственно уменьшается. Например, в присутствии 0,1 М 5!а»504 концентрация Ваз+ в растворе уменьшится до (1,1Х Х10-'з)/0,1=1,1.10-» М. Таким образом, можно добиться более полного осаждения одного из ионов. В случае гидроксидов и солей слабых кислот на растворимость существенно влияет кислотно-основное равновесие в растворе. Осаждение гндроксида становится возможным лишь при достаточно высокой концентрации ионов ОН вЂ” и, следовательно, достаточно низкой концентрации ионов Н+, т.

Характеристики

Тип файла
DJVU-файл
Размер
5,27 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6532
Авторов
на СтудИзбе
301
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее