Оглавление:
Автопротолиз
- аутолиз Измерения электропроводности и другие методы показывают, что амфифильный растворитель очень мало диссоциирует. Например, вода диссоциирует По схеме Н20 + Н20 = НзСГ + ОН «(3.6) Эта константа равновесия может быть записана как / C- «n, o-» he «n2o или KaN, 0 = 0HjO * 0 () H Поскольку активность растворителя при данной температуре постоянна, продукт Ка ^ 10 также остается постоянным.
- Это ионный продукт воды. Обычно обозначается как simvat om / CHj0 или Ky. Kw-en, о … В качестве другого примера можно указать автоматический протолиз метана ол. CHzon + CHzon = CHzon ^ -f CHzO » (3-7) _ Об asndon / asn, asn3on Откуда K ° CH »0H = * CH, OH = CHjOHf ^ CHjO Процессы типа (3.6) или (3.7) называются автоматическим разложением протокола a, а константа равновесия этих реакций называется автоматическим разложением протокола a.
В случае амфотерного растворителя HSolv автоматизированная реакция протолиза может быть выражена в общем формате. Людмила Фирмаль
HSolv + HSolv = H2Solv + -f Solv » Как вы можете видеть, в автоматизированной реакции протолиза одна молекула растворителя действует как кислота, а другая молекула растворителя действует как основание. Таким образом, HSolv и Solv «, подобно HSolv и H2Solv +, представляют собой пары сопряженных кислот и оснований.
Ион H2Solv + называется ионом l, а ион Solv» называется легким ионом. Константа автопротолиза является продуктом активности ионов риония и реата: * HSolv = aH, Solvf «Solv • (3-8) Автоматическая константа протолиза является очень важным термодинамическим свойством растворителя. Как и константа диссоциации, она зависит от температуры и ионной силы.
Экспонента константы автопротолиза p / Cn $ 0k = ~~ ‘R ^ hsoiv непосредственно указывает на диапазон кислотности этого растворителя. ^ Принимая диапазон кислотности от HjSoiv + -1 до $ oiv = 1, диапазон pH составляет от 0 до p / Cnsoiv * т-е-. 14,00 для воды, 17,31 для метанола, 1222 уксусной кислоты и т. Д. Константа равновесия протолиза: HA + HSolv = H2Solv ~ + A- / (Nd-H «s ° l% — / CHASoivaHSoiv (3-9) «О Обычно называется кислотной постоянной.
Константа равновесия B + HSolv = BH f + SolV Называется основная константа: dv —— AbhSoIv «HSolv I * 5-lU> аВ Как видите, активность растворителя входит в константы кислотности и основности. Когда анион A слабой кислоты HA действует как основание B, равновесие протолиза A * + HSolv = ON + Solv «Константа этого равновесия Яд = dD- ^ 014 = ^ AHSolv aHSolv (3.11)
Также называется константой основности A или константой основной диссоциации A Умножение (3.9) на (3.1 1) и рассмотрение (3.8) дает важное соотношение. кн ^ а- / чсоив (3.12) Для водных кислотных растворов, Kna ^ A = Kv- (3,13) Например, для NH ^ / NH ^ пары в водном растворе ^ NHr ^ NH, -K \ T> ,, b ° NHJ aOH Нью-Гемпшир В последней таблице констант диссоциации даны только нормальные значения / Snl.
Значение / Cd можно получить по формуле (3.12). Автоматизированный протолиз воды и ряда других растворителей был изучен в широком диапазоне температур. Поскольку процесс диссоциации воды является эндотермическим (AN * = 56070 Дж / моль), Kv увеличивается с повышением температуры в соответствии с уравнением (2.12).
- Интегрируя уравнение (2.12) и числовые данные A // для ионизации воды, получаем уравнение, зависящее от температуры \ gKv. 4471 log Kv = 6,083-0,01706G —. Используя это уравнение, были получены следующие значения для ионного продукта воды при различных температурах: Температура, ° С , 0 10 20 30 50 80 K%. , , 1.1-U-ts 2.9- I0 ~, с 6.8-10 ~ 15 1.4 • 10 ~ m 5.4-10 «14 2.4-10» 13 Как вы можете видеть, с повышением температуры содержание ионов воды значительно увеличивается.
Для простоты регистрации гидратированные ионы водорода обычно обозначаются символом H +, а не H3O +, а схема диссоциации воды описана в упрощенном виде. H20 = H ++ OH (3,14) H + flOH = 1H +) (OH ~) yh’YOH = Kv (3,15) Уравнения (3.6) и (3.14) показывают, что одинаковое количество ионов H + и OH образуется при диссоциации воды. [H +] = [.ON-] «yfKv.
При комнатной температуре [H +] = [OH «1- / 1,0-10 14 = 1,0-1,0» 7 моль / л Людмила Фирмаль
Из представления продуктов с ионами воды, продукт концентрации (или активности) является небольшим, но имеет конечное значение, поэтому водный раствор всегда будет содержать ионы H + и OH. Например, при 0,1 М NaOH водород при концентрации ионов комнатной температуры составляет: Для 1 М HCl концентрация ОН в ионах равна: моль / л
Было обнаружено, что полезным свойством кислотности раствора является водородный индекс или рН, определяемый как отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода. pH = -lgaH. (3.16) При выполнении приблизительного расчета по уравнению (3.16) вместо активности ионов водорода вместо концентрации водорода заменяется концентрация.
Следует отметить, что при строгом подходе величина с размерами не является логарифмом, а связана с относительной активностью в этом растворе (2Н +) или активностью ионов водорода («n *») — стандартной активностью. Мера («n *»): pH = -log5H *. привет там Точно так же оценка заменяет активность на концентрацию: pH = -lg- & _ = — | gcH .. CH + Или и Cu — молярная концентрация ионов водорода в указанном и стандартном растворе. s, g-относительная концентрация.
Это связано с тем, что активность ионов водорода в стандартном растворе равна 1. Поскольку было обнаружено, что относительная активность численно равна активности ионов водорода в конкретном растворе, вычисление рН является логарифмическим.
Поскольку молярная концентрация стандартного раствора также равна 1, относительная концентрация этого раствора согласуется с молярной концентрацией, и приблизительный расчет рН раствора с низкой концентрацией может принять логарифм этого значения. Этот отказ от ответственности следует помнить всякий раз, когда выполняется логарифм. Буква «р» часто используется как отрицательный десятичный логарифмический символ PX = -igX.
Например. p / Ctt:> = -Ig / C *. Где / C ^ — ионный продукт воды, pAg = -lgaAg * (для aAg). Активность ионов серебра, pK = ■ — IgK. Где К — константа диссоциации. Когда уравнение (3.15) записывается и переворачивается, оно становится: pH + p () H = p / Sv, Или при комнатной температуре pH-f pOH = 14,0. С аналогичным преобразованием уравнения (3.10), рН = рОН = 7 г. 14,0 = 7,0.
Условие | H = I • 10-7 мат / л или pH 7,0 характеризует нейтральную реакцию раствора при комнатной температуре. Кислый раствор [H + |> 1-10 7 мат / л и pH <7,0, Щелочной [N + [<< 1 • 10–7 моль / л и рН> 7,0. При повышении температуры pH нейтрального раствора несколько уменьшается из-за повышенной диссоциации воды, например, при 80 ° C концентрация ионов водорода в нейтральном растворе [H 1) = \ TKW = / 2,5-10 l3 = 5,0-10 «7 моль / л, т. Е. PHb.Z. В водном растворе нейтральные условия — это, очевидно, ионы H + и OH при определенной температуре Концентрация (или, точнее, деятельность) — это взаимное равенство.
Смотрите также:
Решение задач по аналитической химии
