Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 40
Текст из файла (страница 40)
. . . 273 293 ~298~ 323 353 373 К 1О "... 0,11 0,68 1,11 5,55 25,1 55,0 (Сн+ = Сон-) 1О . 0,34 0,78 1,05 2,44 5,02 7,4 154 Как всякая константа равновесия, константа К ие зависит от концентрации ионов Н+ и ОН в растворе. Так, если в воду добавить кислоты, концентрация ионов Н4 резко возрастет. Тогда за счет подавления диссоциации воды равновесие этого процесса сместится влево и концентрация ионов ОН в растворе уменьшится, ио ионное произведение воды останется неизменным. Таким образом, в водных растворах концентрации ионов Н+ и ОН при постоянной температуре связаны между собой. Достаточно указать содержание любого из иих, чтобы определить коицеитрацию другого, пользуясь выражением !'1/1.17).
При расчетах, связанных с водными растворами электролитов, используют ие концентрации, а активности ионов: ан'аои- =К . (У1.17а) Водородиый показатель рН. В соответствии с теорией электролитической диссоциации ионы Н+ являются носителями кислотиых свойств, а ионы ОН вЂ” носителями основных свойств. Поэтому раствор будет нейтральным, когда аи.=ион-=-!/К; кислым, когда ан.>аои-, и щелочиым, когда аи.(аои —.
(Ч1.18) рн= — !хан-. Водородный показатель определяет характер реакции раствора. Например, при 295 К она нейтпальная при рН 7 (ан- —— =1О ' моль/л). При рН(7 (агп)10 моль/л) реакция раствора кислая, при рН)7 (ан,(10 ' моль/л) — щелочная. Значение рН 7 соответствует нейтральному раствору только при 295 К (22'С). С изменением температуры меняются К.
(см. с. 164) н концентрация ионов Н+ в нейтральном растворе. Так, при 353 К К = 25,! !О ы и в нейтральном растворе активность ионов водорода будет ан.= 5 !О ' моль/л и рН 6,3. В дальнейшем процессы будут рассматриваться в основном при температуре 295— 298 К, При этих условиях рН нейтрального раствора равен или близок к 7,0.
По уравнению (Н1.17а) можно по известным значениям активности ионов Н+ рассчитать активность ионов ОН вон = к'/ен' (Ъ'1.19) Водородный показатель имеет важное значение для понимания большинства процессов, протекающих в жидкой фазе, так как ионы Н+ и ОН непосредственно участвуют во многих из этих процессов. Кроме того, эти ионы являются гомогенными катализаторами многих реакций. Величина рН может служить критерием силы кислоты или основания. В ряду кислот более сильной будет та, у которой при одинаковой малярной концентрации активность ионов Н" выше (рН ниже).
Так, рН 0,1 М растворов уксусной и соляной кислот будут 2,87 и 1,088 соответственно. Для оснований подобная зависимость носит обратный характер. Кислотно-основные индикаторы. Кислотно-основными индякаторами, или просто индикаторами, называют вещества, меняющие свою окраску в определенной области значений рН раствора. Индикаторами могут быть слабые органические кислоты Н(пб и основания 1пйОН, молекулы и ионы которых имеют разную окраску. Будучи введенными в исследуемый раствор. индикаторы диссоциируют по одному из следующих механизмов: Н1пЕ=Н++ ! Г !пеон !пе'+он (а) (б) Так как процесс диссоциацин слабых электролитов обратим, положение равновесия в системах (а) и (б) зависит от кислот- ности исследуемого раствора.
В кислых растворах индикаторы, представляющие собой слабые кислоты, в соответствии с принципом Ле Шателье находятся преимущественно в виде молекул и Для характеристики кислотности (щелочности) среды введен специальный параметр — водородный показатель, нли рН. Водородным показателем, или рН, назгивается взятьгй с обратнсчм знаком десятичный логарифм активности водородных ионов в растворе: Т а б л и и а Ч1.4. Характерная окраска и области перехода ряда индикаторов Область пере.
хона, рн Окраска Инлнкатор в более кислом растворе в более щелочном растворе Желтая Пикриновая кислота Метиловый оранжевый Метиловый красный Лакмус Феноловый красный Феналфталеин Ализариновый желтый 0,0 — 2,0 3,1 — 4,4 4,2 — 6,3 6,0 --8,0 6,8 — 8,4 8,2 в 1 0,0 10,1 — 12,1 Беснветнвя Красная Синяя Красная Малиновая Оранжевая Желтая Беснветная Желтая 5 т'1.Ь.
РАВНОВЕСИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ Произведение растворимости. Подавляющее большинство веществ обладает ограниченной растворимостью в воде и других растворителях. Поэтому на практике часто приходится встречаться с системами, в которых в состоянии равновесия находятся осадок и насыщенный раствор электролита. Вследствие динамического характера равновесия скорость процесса растворения осадка будет совпадать со скоростью обратного процесса кристаллизации. Так, для насыщенного раствора электролита А„В , находящегося в равновесии с его твердой фазой, будет характерен следующий обратимый процесс: растворение хлл» х" тм"- крнсталлнхання 1бб окраска раствора соответствует молекулярной форме индикатора Н!пд.
Индикаторы, являющиеся слабыми основаниями, в растворах кислот, напротив, будут находиться в своей ионной форме 1пг1+, которая обусловливает окраску раствора. В процессе титрования к исследуемому, например кислому, раствору, содержащему индикатор, приливают определенные порции щелочи. При этом концентрация ионов Н+ в растворе будет уменьшаться, что, согласно принципу Ле Шателье, приведет к изменению в нем концентрации ионов и молекул индикатора. В определенной области значений рН, называемой областью перехода индикатора, концентрация одной из этих форм, ионной или молекулярной, станет преобладающей и раствор приобретет ее окраску.
К числу индикаторов, представляющих собой слабые органические кислоты, принадлежат лакмус, фенолфталеин, феноловый красный, ализариновый желтый. К индикаторам, представляющим слабые основания, относятся, например, метиловый оранжевый, метиловый красный, кристаллвиолет. Выбор того или иного индикатора определяется интервалом рН, в котором необходимо поддерживать кислотность исследуемого раствора (табл. Н1.4). Этот процесс является гетерогенным, т, е, протекает на поверхности осадка. Поэтому константа равновесия этого процесса будет определяться только произведением активностей ионов в растворе и не зависеть от активности твердого компонента: К,=прл „=а"л.
(И.20) Таким образом, произведение активностей ионов электролита, содержащихся в его насыщенном растворе при данной температуре, есть величина постоянная. Эту величину называют произведением растворимости электролита и обозначают ПР. Как константа равновесия произведение растворимости зависит от природы растворенного вещества и растворителя, а также от температуры и не зависит от активностей ионов в растворе. В настоящее время экспериментальное определение активностей отдельных ионов представляет неразрешимую задачу.
Поэтому произведение растворимости применяется для малорастворимых электролитов, т, е, таких электролитов, концентрация насыщенных растворов которых назначительна. Для расчета коэффициентов активности отдельных ионов применяют правило ионной силы или с достаточной степенью точности заменяют активности ионов их концентрациями. В табл. Ч1.5 приведены произведения растворимости некоторых электролитов. Т а б л и ц а Н1.5.
Произведения растворимости некоторых электролитов при 298 К Обычно при характеристике малорастворимого электролита указывают или его растворимость, или произведение растворимости при данной температуре, так как между этими величинами существует тесная связь, Пример. Определите произведение растворимости хлорида свинца при 298 К, если его растворимость при атой температуре составляет 1,6 1О ' моль/л. Процесс растворения РЬС1, протекает следующим образом: Растворение ~а~э<) '"с кристаллизация Р е ш е н и е.
Ионная сила раствора равна 7 = '/т(С~ и)+ Стх)) = 'ут!0,016.2 +2 0,016 1т) = 0,048 Зная козффициенты активности ионов ()рио —— О 407 и )щ-= О 853, си. табл, Н!.3), нейдем активности зтих ионов в растворе: арию =- Срь")рь' = О 016'0 407 = 0,0065 моль!'л! ащ = Сс!.1г! =0 016.2.0 853= 0 0273 молвил. 167 Учитывая это, произведение растворимости хларида свинка при 298 К равно Прпьс!, — — агь -ас,-= О Ообб О 0273 4 4 8'!О '. Эная активности ионов малорастворимого электролита в растворе, можно ориентировочно оценить, выпадет ли в данных условиях осадок. Для этого активность ионов необходимо подставить в выражение !'т71.20) и полученное значение сравнить со справочным !табличным).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
