Реферат: Растворы и растворители
Обозначив «-ℓg» через «р», а [Н+ ] через «Н» он получил водородный показатель среды раствора рН. По аналогии рОН = -ℓg[ОН- ] - гидроксильный показатель. Таким образом, 0 < рН < 14. Раствор с рН = 0…7 имеет кислую среду, при рН = 7 среда раствора нейтральная, при рН = 7…14 - щелочная.
Возьмем отрицательный десятичный логарифм от КW :
-ℓg КW = -ℓg[Н+ ] - ℓg[ОН- ],
следовательно, 14 = рН + рОН, а рН = 14 - рОН.
Буферные растворы
Большинство аналитических реакций в водных растворах проводят при определенных значениях рН. Для поддержания заданного значения рН используют специальные буферные растворы (БР). БР содержат двойные смеси сопряженных кислот и оснований. Приготовленные БР специально вводят в реакционную систему, но БР могут и сами образовываться в ней за счет химических реакций слабых кислот (слабых оснований) или гидролизующихся солей с сильными основаниями (сильными кислотами). БР обладают способностью не изменять заметно рН при их разбавлении, а также препятствовать изменению рН реакционной системы, в которую введен (или образовался) БР, при добавлении к ней небольших количеств сильной кислоты или оснований. Сущность буферного действия БР заключается в том, что его сопряженная кислота может связывать ОН- - ионы, а сопряженное основаниеН+ - ионы в молекулы слабого электролита (воду, слабую кислоту или слабое основание). рН системы при этом меняется незначительно. Во всех реакциях один компонент БР вступает во взаимодействие, а другой является ее продуктом (табл. 1.4.2).
Таблица 1.4.2
|
Буферный раствор и его рН |
Химическая реакция | |
|
при добавлении кислоты |
при добавлении основания | |
|
Ацетатный БР (СН3 СООН + СН3 СООNa) pH = 4,7 |
СН3 СООNa + HCl = СН3 СООН + NaCl |
СН3 СООН + NaОН = СН3 СООNa + H2 О |
|
Аммиачный БР (NH4 OH + NH4 Cl) рН = 9,3 |
NH4 OH + HCl = NH4 Cl + H2 О |
NH4 Cl + NaОН = NH4 OH + NaCl |
|
Карбонатный БР (Na2 CO3 + NaHCO3 ) рН = 10,3 |
Na2 CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl |
NaHCO3 + NaОН = Na2 CO3 + H2 О |
|
Фосфатный БР (Na2 HPO4 + NaH2 PO4 ) рН = 8 |
Na2 HPO4 + HCl = NaH2 PO4 + NaCl |
NaH2 PO4 + NaОН = Na2 HPO4 + H2 О |
Уравнение для вычисления рН БР, состоящих из слабой кислоты НАn и ее соли МАn, можно вывести следующим образом.
Слабая кислота НАn диссоциирует с образованием сопряженного основания Аn- : НАn Н+ + Аn-
по ЗДМ:
Для слабой кислоты концентрацию недиссоциированных молекул можно принять равной концентрации кислоты, т.е. [НАn] = c (НАn). Содержащаяся в БР соль МАn диссоциирует нацело (полностью), поэтому концентрация сопряженного основания Аn- , образовавшегосявследствие диссоциации соли МА, значительно больше, чем вследствие диссоциации слабой кислоты НАn, поэтому можно считать, что[Аn- ] = c (МАn). Подставим полученное в уравнение для К(НАn)
Отсюда ,
следовательно, .