Зміщення рівноваги дисоціації слабких електролітів

Рівновага в розчинах електролітів

Завдяки наявності йонів рівновага у розчинах електролітів суттєво відрізняється від рівноваги оборотних реакцій у розчинах неелектролітів. Взаємодія йонів між собою і з недисоційованими молекулами, а також з полярним розчинником може приводити до змінення ступеня дисоціації та розчинності речовини.

Обов¢язковою умовою перебігу реакцій між електролітами є видалення із розчину тих чи інших йонів, тобто реакції у розчинах електролітів завжди напрямлені у бік утворення найменш дисоційованих або найменш розчинних речовин.

Якщо у розчин слабкого електроліту ввести інший електроліт, який має з першим загальний йон, то ступінь дисоціації слабкого електроліту стає ще меншим, оскільки рівновага зміщується у бік зворотної реакції згідно з принципом Ле-Шательє. Введення одноіменних йонів у розчин слабкого електроліту зменшує його ступінь дисоціації.

Це явище використовується при одержанні буферних розчинів (від англ. buff – пом’якшувати удар), в яких зберігається постійна концентрація йонів Н⁺ навіть при додаванні до них невеликих кількостей кислот або лугів.

Буферні розчини – це такі, що мають певну стійку концентрацію йонів Н⁺, яка практично не змінюється при додаванні до них невеликих кількостей сильних кислот, лугів або при розведенні чи концентруванні.

Буферні розчини поділяються на кислотні та основні.

1. Кислотний буферний розчин – це суміш слабкої кислоти і солі, утвореної цією кислотою, наприклад, ацетатний буфер (суміш СН₃СООН і СН₃СООNa), у розчині якого кислота піддається лише частковій дисоціації, а сіль дисоціює повністю:

CH₃COOH Û CH₃COO^– + H⁺,

CH₃COONa à CH₃COO^– + Na⁺.

Якщо до такого буферу додати сильну кислоту, наприклад HCl, відбувається її взаємодія з сіллю буферу:

СН₃СООNa + HCl à CH₃COOH + NaCl,

або в іонному вигляді

СН₃СОО^– + Na⁺ + H⁺ + Cl^– à CH₃COOH + Na⁺ + Cl^–,

CH₃COO^– + H⁺ à CH₃COOH.

У результат сильна кислота HCl замінюється еквівалентною кількістю слабкої кислоти СН₃СООН, тому концентрація йонів Н⁺ майже не збільшується і рН практично не змінюється.

При додаванні до ацетатної буферної суміші невеликої кількості лугу відбувається його взаємодія зі слабкою кислотою буферу, яка зв'язує йони ОН^– в малодисоційовану сполуку – H₂O:

СН₃СООН + NaOH à CH₃COONa + H₂O,

СН₃СООН + Na⁺ +OH^– à CH₃COO^– + Na⁺ + H₂O,

СH₃COOH + OH^–àCH₃COO^– + H₂O.

При цьому сильна основа NaOH замінюється еквівалентною кількістю солі СН₃СООNa, тому значного зменшення концентрації йонів Н⁺ не спостерігається.

2. Осн о вний буферний розчин – це суміш слабкої основи та її солі, утвореної сильною кислотою, наприклад, амоніачний буфер, що складається з NH₄OH і NH₄Cl. В такому буфері дисоціація слабкої основи відбувається частково, а дисоціація солі – повністю:

NH₄OH Û NH₄⁺ + OH^–,

NH₄Cl à NH₄⁺ + Cl^–.

При додаванні до амоніачного буферу невеликої кількості сильної кислоти (HCl) відбувається її взаємодія з основою буферу, внаслідок чого утворюється сіль, а рН розчину майже не змінюється:

HCl + NH₄OH à NH₄Cl + H₂O,

H⁺ + Cl^– + NH₄OH à NH₄⁺ + Cl^– + H₂O,

H⁺ + NH₄OH à NH₄⁺ + H₂O.

При додаванні лугу (NaOH) в реакцію, навпаки, вступає сіль буферу:

NaOH + NH₄Cl à NH₄OH + NaCl,

Na⁺ + OH^– + NH₄⁺ + Cl^– à NH₄OH + Na⁺ + Cl^–,

OH^– + NH₄⁺ à NH₄OH.

Буферні розчини відіграють важливу роль у природі та техніці. Наприклад, завдяки дії певних буферів у всіх фізіологічних системах організму людини pH змінюється неістотно, мало змінюється pH морської води (pH=8). При проведенні багатьох технологічних процесів pH середовища підтримують постійним за допомогою відповідних буферів.

Дата добавления: 2014-01-04