Дополнение 4 к лекции 5

Дополнение 3 к лекции 5

Расчет рН слабой кислоты и кислотного буфера

Расчет рН в растворах сильных кислот и оснований

Дополнение 2 к лекции 5

Дополнение 1 к лекции 5

Основные определения кислот и оснований [[17]]

Теория	Кислота	Основание
Аррениуса	Диссоциирует с образованием ионов H^+ (HNO3 и др.)	Диссоциирует с образованием ионов OH^– (NaOH и др.)
Бренстеда-Лоури	Донор протонов (NH4^+, HCl, [Cu(H2O)6]^2+)	Акцептор протонов (NH3, OH^–, PO4^3–)
Льюиса	Акцептор электронной пары (BF3, Ag^+)	Донор электронной пары (NH3, F^–)
Лукса-Флуда (реакции в расплаве)	Акцептор оксид-ионов (SiO2)	Донор оксид-ионов (CaO)
Сольво-систем	Повышает концентрацию катионов растворителя (SbF5 в BrF3)	Повышает концентрацию анионов растворителя (KF в BrF3)
Усановича	Донор катиона (в том числе H^+) или акцептор аниона (в том числе электронной пары)	Донор аниона (в том числе электронной пары) или акцептор катиона (в том числе H^+)

Диссоциация сильной кислоты: HCl ® H⁺ + Cl^-

Считаем диссоциацию полной (a = 100%): [H⁺] = [HCl]

pH = - lg [HCl]

Диссоциация сильного основания: NaOH ® Na⁺ + OH^-

Считаем диссоциацию полной (a = 100%): [OH^-] = [NaOH]

pOH = - lg [NaOH];

при 25⁰С [H⁺][OH^-] = 10^-14 pH + pOH = 14

pH = 14 - pOH

Диссоциация слабой кислоты: CH₃COOH «CH₃COO^- + H⁺

(a << 100%)

В общем виде: HA «H⁺ + A^– К_а = К_кисл = [H⁺][ A^–]/[HA]

pК_кисл = -lg (К_кисл)

Считая слабую кислоту единственным источником протонов (допущение 1)

и приравнивая равновесную концентрацию [HA] к исходной [HA]₀ (допущение 2):

К_кисл = [H⁺]²/[HA]₀ [H⁺] = (К_кисл [HA]₀)^1/2

В кислотном буферном растворе присутствует соль слабой кислоты,

диссоциацию соли при расчетах считают полной (a = 100%):

CH₃COONa ® CH₃COO^- + Na⁺

Чтобы вычислить [H⁺] и рН,

считают слабую кислоту единственным источником протонов (допущение 1),

равновесную концентрацию анионов [ A^–] считают равной исходной концентрации соли [ANa]₀ (допущение 2),

равновесную концентрацию [HA] считают равной исходной концентрации кислоты [HA]₀ (допущение 3)

Тогда К_кисл = [H⁺] [ANa]₀/[HA]₀ [H⁺] = К_кисл [HA]₀/[ANa]₀

pH = pK_кисл – lg [HA]₀/[ANa]₀ = pK_кисл + lg [ANa]₀/[HA]₀

pH = pK_кисл + lg [соль]₀/[кислота]₀

Для осно’вного буфера pH = 14 - pK_осн - lg [соль]₀/[основание]₀

Значения рН различных биожидкостей и тканей организма человека [[18]]

Биожидкость	рН (в норме)
Сыворотка крови	7,40±0,05
Слюна	6,35-6,85
Моча	4,8-7,5
Влага глаза (слезная жидкость)	7,4±0,1
Желудочный сок	0,9-1,1
Сок поджелудочной железы	7,5-8,0
Молоко	6,6-6,9
Кожа (различные слои)	6,2-7,5

Буферная емкость почв [[19]]

В почвах катионы водорода, приносимые дождевой водой или образующиеся в результате жизнедеятельности, вытесняют из твердой фазы ионы Ca²⁺. В результате почва приобретает определенную буферную емкость – при добавлении щелочных веществ ионы H⁺, связанные с твердой фазой почвы, переходят в почвенный раствор, компенсируя потери этим раствором ионов H⁺ при нейтрализации щелочами. Из кислых глинистых минералов наибольшей буферной емкостью обладают минералы ленточного строения – вермикулит (Mg, Ca)_0,7 (Mg, Fe³⁺, Al)₆ (Al, Si)₈O₂₀^.8H₂O и монтмориллонит Na_0,7(Al_3,3Mg_0,7)(Si₈O₂₀)^.nH₂O.

Буферная емкость океана [[20]]

Мировой океан обладает огромной буферной емкостью, потому что он является открытой системой. Основная буферная реакция – равновесие при диссоциации угольной кислоты:

H₂CO₃ Û H⁺ + HCO₃^-

При понижении кислотности происходит дополнительное поглощение углекислого газа из атмосферы с образованием кислоты:

CO₂ + H₂O Û H₂CO₃

При повышении кислотности происходит растворение карбонатных пород (раковины, меловые и известняковые отложения в океане); этим компенсируется убыль гидрокарбонатных ионов:

H⁺ + CO₃^2- Û HCO₃^-

CaCO₃(тв.) + CO₂ + H₂O «Ca²⁺ + 2 HCO₃^-

Твердые карбонаты переходят в растворимые гидрокарбонаты. Именно этот процесс химического растворения избыточного углекислого газа противодействует “парниковому эффекту” – глобальному потеплению из-за поглощения углекислым газом теплового излучения Земли.

Библиография к лекции 5

1.. Якоб Хендрик Вант-Гофф (1852-1911) – голландский химик, сформулировал основные постулаты хим. кинетики (1884), основы теории разбавленных растворов (1886-1889), вывел закон осмотического давления.

2.. Сванте Август Аррениус (1859-1927) шведский физхимик, теория электролитической диссоциации в 1884-1886 (экспер.), 1887 – теория.

3.. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. – М.: Аванта+, 2000. – 640 с., с.82-83

4.. Вильгельм Фридрих Оствальд (1853-1932) нем. физхимик, закон разбавления вывел в 1888 г.

5.. Йоханнес Николаус Бренстед (1879-1947) датский физхимик; Томас Мартин Лоури (1874-1936) – английский химик.

6.. Общая химия под ред. Соколовской Е.М. и Гузея Л.С., М., 1989, с.298

7.. Джон Фредерик Даниэль (1790-1845) изобрел медно-цинковый элемент в 1836 г.

8.. Химическая энциклопедия: В 5 т.: Т.2. – М.: Сов. энциклоп., 1990. – 671 с.

9.. Скундин А.М. Химические источники тока В: Современное естествознание: Энциклопедия в 10 т. – М.: Флинта: Наука, 1999-2000., т.1. Физическая химия. – 328 с. Литиевые первичные элементы http://www.elcp.ru/index.php?state=izd&i_izd=elcomp&i_num=2001_04&i_art=08

10.. Справочник радиолюбителя, Киев, 1960, с.657-664; Краткий справочник радиолюбителя, Киев, 1977, c.303-309

11.. Изобрел франц. Гастон Планте (1834-1889) в 1859 г.

12.. http://www.microservice.ru/manuals/Panasonic_NiMH_Overview.pdf или http://www.panasonic.com/industrial/battery/oem/images/pdf/Panasonic_NiMH_Overview.pdf

13.. http://www.panasonic.com/industrial/battery/oem/images/pdf/Panasonic_LiIon_Overview.pdf

14.. Получил в 1889 г. профессор Берлинского университета Вальтер Фридрих Герман Нернст (1864-1941), Нобелевская премия по химии 1920 года)

15.. Немецкий химик Фриц Габер (1868-1934), организовал производство аммиака (1913), Нобелевская премия 1918 г.

16.. Шведене Н.В. Ионоселективные электроды. Соросовский образовательный журнал, № 5, 1999, с.60-65

17.. Неорганическая химия: В 3 т./Под. Ред. Ю.Д.Третьякова. Т. 1: Физико-химические основы неорганической химии. /М.Е.Тамм, Ю.Д.Третьяков, М., 2004. – 240 с., стр. 89

18.. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов/ Ю.А.Ершов, В.А.Попков, А.С.Берлянд и др. – 2-е изд. – М., 2000, стр. 106

19.. Химия и жизнь (Солтерсовская химия) часть II Химические новеллы: Пер. с англ – М.:РХТУ им. Д.И.Менделеева, 1997 – 437 с., с.254, 257; Минералогическая энциклопедия /Под. ред. К.Фрея: Пер. с англ. – Л.: Недра, 1985. – 512 с.

20.. Химия и жизнь (Солтерсовская химия) часть II Химические новеллы: Пер. с англ – М.:РХТУ им. Д.И.Менделеева, 1997 – 437 с., с.348-349

[1]. Якоб Хендрик Вант-Гофф (1852-1911) – голландский химик, сформулировал основные постулаты хим. кинетики (1884), основы теории разбавленных растворов (1886-1889), вывел закон осмотического давления.

[2]. Сванте Август Аррениус (1859-1927) шведский физхимик, теория электролитической диссоциации в 1884-1886 (экспер.), 1887 – теория.

[3]. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. – М.: Аванта+, 2000. – 640 с., с.82-83

[4]. Вильгельм Фридрих Оствальд (1853-1932) нем. физхимик, закон разбавления вывел в 1888 г.

[5]. Йоханнес Николаус Бренстед (1879-1947) датский физхимик; Томас Мартин Лоури (1874-1936) – английский химик.

[6]. Общая химия под ред. Соколовской Е.М. и Гузея Л.С., М., 1989, с.298

[7]. Джон Фредерик Даниэль (1790-1845) изобрел медно-цинковый элемент в 1836 г.

[8]. Химическая энциклопедия: В 5 т.: Т.2. – М.: Сов. энциклоп., 1990. – 671 с.

[9]. Скундин А.М. Химические источники тока В: Современное естествознание: Энциклопедия в 10 т. – М.: Флинта: Наука, 1999-2000., т.1. Физическая химия. – 328 с. Литиевые первичные элементы http://www.elcp.ru/index.php?state=izd&i_izd=elcomp&i_num=2001_04&i_art=08

[10]. Справочник радиолюбителя, Киев, 1960, с.657-664; Краткий справочник радиолюбителя, Киев, 1977, c.303-309

[11]. Изобрел франц. Гастон Планте (1834-1889) в 1859 г.

[12]. http://www.microservice.ru/manuals/Panasonic_NiMH_Overview.pdf или http://www.panasonic.com/industrial/battery/oem/images/pdf/Panasonic_NiMH_Overview.pdf

[13]. http://www.panasonic.com/industrial/battery/oem/images/pdf/Panasonic_LiIon_Overview.pdf

[14]. Получил в 1889 г. профессор Берлинского университета Вальтер Фридрих Герман Нернст (1864-1941), Нобелевская премия по химии 1920 года)

[15]. Немецкий химик Фриц Габер (1868-1934), организовал производство аммиака (1913), Нобелевская премия 1918 г.

[16]. Шведене Н.В. Ионоселективные электроды. Соросовский образовательный журнал, № 5, 1999, с.60-65

[17]. Неорганическая химия: В 3 т./Под. Ред. Ю.Д.Третьякова. Т. 1: Физико-химические основы неорганической химии. /М.Е.Тамм, Ю.Д.Третьяков, М., 2004. – 240 с., стр. 89

[18]. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для вузов/ Ю.А.Ершов, В.А.Попков, А.С.Берлянд и др. – 2-е изд. – М., 2000, стр. 106

[19]. Химия и жизнь (Солтерсовская химия) часть II Химические новеллы: Пер. с англ – М.:РХТУ им. Д.И.Менделеева, 1997 – 437 с., с.254, 257; Минералогическая энциклопедия /Под. ред. К.Фрея: Пер. с англ. – Л.: Недра, 1985. – 512 с.

[20]. Химия и жизнь (Солтерсовская химия) часть II Химические новеллы: Пер. с англ – М.:РХТУ им. Д.И.Менделеева, 1997 – 437 с., с.348-349

Дата добавления: 2014-12-16