Реферат: Количественный химический анализ

экв-т экв-тэкв-т экв-т экв-т

+1/10К₂ SО₄ + 4/5Н₂ О

экв-т экв-т

Таким образом, общее обозначение эквивалента вещества Х: Э(Х) = 1/zX

В обозначении эквивалента число z, показывающее, сколько Н⁺ - ионов или электронов отдает или присоединяет реальная частица вещества (атом, ион, молекула и т.д.), называется числом эквивалентности . Например, в приведенных реакциях z (Н₂ С₂ 0₄ ) = 2, z (КМnО₄ ) = 5.

Число, показывающее часть (долю) реальной частицы вещества Х, отдающей или присоединяющей один Н⁺ - ион или электрон, называется фактором эквивалентности , обозначаемым f _ЭКВ (Х). f _ЭКВ (Х) величина обратная z (Х). Например, f _ЭКВ (Н₂ С₂ 0₄ ) = ½, f _ЭКВ (КМnО₄ ) =1/5.

Теоретической базой для большинства методов КХА является понятие “химическое равновесие” и закон действующих масс (ЗДМ), которые позволяют получить формулы для расчета различных характеристик (рН, Е, рМ, рХ и др.) реакционной смеси из определяемого вещества и реагента в различные моменты протекания химической реакции.

Несмотря на требование необратимости, большинство аналитических реакций до конца не идут, поскольку продукты реакции взаимодействуют друг с другом с образованием исходных веществ. В начале химического обратимого процесса скорость прямой реакции максимальна, а обратной реакции равна нулю, но по мере прохождения процесса скорость прямой реакции уменьшается с уменьшением концентраций исходных веществ, а скорость обратной растет.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ выражается законом действующих масс (К. Гульдберг, П. Вааге, 1867 г.): скорость химической реакции при данной температуре пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для обратимой реакции в соответствии с ЗДМ скорость прямой реакции V ₁ , идущей слева направо, равна , а скорость обратной реакции , где с_А , с _B , c_C , c_D - концентрации реагирующих веществ; К₁ и К₂ - коэффициенты пропорциональности, называемые константами скорости химической реакции.

Константа скорости химической реакции - это ее скорость при единичных концентрациях реагирующих веществ. При постоянной температуре константа скорости зависит только от природы реагирующих веществ и не зависит от их концентрации, что позволяет сравнивать скорости различных реакций путем сравнения их констант. Зависимость К = f (Т) выражает уравнение Аррениуса ℓnK=A/T+B (A и В - константы), а также империческое правило Вант-Гоффа: при увеличении температуры на каждые 10°С скорость химической реакции увеличивается в 2…4 раза.

Состояние системы реагирующих веществ, при котором скорость прямой и обратной реакции равны между собой, называется химическим равновесием :

,

где квадратными скобками показаны концентрации реагирующих веществ в момент равновесия.

Константу К_Р называют константой химического равновесия , а уравнение для ее вычисления выражает ЗДМ для химического равновесия: при установившемся химическом равновесии отношение произведения концентрации продуктов к произведению концентрации реагирующих веществ, в степенях, соответствующим стехиометрическим коэффициентам, есть величина постоянная для данной реакции при определенных условиях.

Физический смысл К_Р в том, что она показывает во сколько раз V₁ > V₂ или в сторону какой реакции смещено равновесие. Для аналитических целей чаще всего используют реакции, имеющие большую величину К_Р и практически нацело смещенные в прямом направлении.

Таблица 1. 4.1

Константы равновесия различных химических реакций

Химическая реакция

Уравнение реакции

Константа равновесия

Название константы равновесия

Диссоциация воды

Н2 ОН+ + ОН-

Ионное произведение воды

Диссоциация слабой кислоты

Hm AmН+ + Am-

Константа диссоциации слабой кислоты

Диссоциация слабогооснования

M(OH)n  Mn+ + nOHm-

Константа диссоциации слабого основания

Диссоциация малорастворимого соединения

Mm An  mMn+ ++ nAm-

Произведение растворимости

Гидролиз

Mm An +Н2 ОM(OH)m + Hn A

Константа гидролиза

Диссоциация комплексного иона

[M(L)q ]m   Mn + +qLp  (m=n - qp)

Константа нестойкости

ЗДМ применим к реакциям диссоциации слабых электролитов (кислот, оснований, воды), осадков, комплексных веществ, процессам гидролиза и др. Во всех перечисленных случаях константы равновесия имеют специальные названия (табл. 1.4.1).К сильным электролитам ЗДМ неприменим. В растворах сильных электролитов существенную роль играет электростатическое взаимодействие ионов и их ассоциация. Вследствие этого в химических реакциях участвует только часть ионов сильного электролита, пропорциональная так называемой активности. Активность - это концентрация раствора сильного электролита, взятая с поправкой на межионное взаимодействие с помощью коэффициента активности:

a = с ,

где а - активность, моль/л;

 - коэффициентактивности;

с - концентрация ионов в растворе без учета межионного взаимодействия, моль/л.

При разбавлении раствора сильного электролита с  0,   1, а  с.

Значение коэффициента активности для различных электролитов при их различных концентрациях приведены в справочниках физико-химических величин, но могут быть и вычислены через ионную силу раствора I:

где с_i и Z_i - концентрация и заряд i-го иона раствора.

при I  10^-2 ;