Амфотерные электролиты

Амфотерные электролиты (амфолиты) – это вещества, которые одновременно могут проявлять и кислотные, и основные свойства.

К амфотерным относятся две группы веществ:

1. вещества, у которых и кислотные, и основные свойства определяются одной и той же функциональной группой – ОН. К таким веществам можно отнести Zn(OH)₂, Al(OH)₃:

2. вещества, у которых кислотные и основные свойства определяются наличием разных функциональных групп. К таким вещества относятся аминокислоты типа NH₂RCOOH. В водных растворах жирные аминокислоты полностью или частично переходят в форму: NH₃⁺RCOO^- - это ион, несущий одновременно и положительный и отрицательный заряд. Такие ионы называют амфиионы или внутренние соли или цвиттерионы.

Итак группа – СООН обеспечивает основные свойства аминокислот:

Группа – NH₃ обеспечивает …………….

Ион NH₃⁺RCOO^- можно рассматривать как двух основную кислоту, способную диссоциировать в начале по карбоксильной группе, а затем по аминогруппе.

I ступень:

II ступень:

Поскольку К_дI и К_дII не одинаковы, то в водном растворе концентрации положительных и отрицательных ионов не одинаковы (т. е. раствор будет не электронейтрален и его невозможно исследовать).

В биохимии при исследовании белков необходимы условия, когда концентрации положительных и отрицательных ионов одинаковы. Для этого измеряют pH раствора аминокислоты, добавляя либо кислоту, либо основание, что позволит добавлять I или II ступень диссоциации.

Значение pH раствора амфолита (аминокислоты) становится таким, что в растворе образуется одинаковое количество положительных и отрицательных ионов.

Значение pH, при котором амфолит образует одинаковые концентрации отрицательных и положительных ионов, называется изоэлектрической точкой.

Для ионов малых (с малым ): Na⁺, K⁺, NO₃^-, ClO₃^- - гидратная оболочка велика, так как расстояние от эффективного точечного заряда в центре иона до диполей воды мало и, соответственно, притяжение велико. Уравнение Стокса не применимо для ионов с малым (чем ниже , тем больше r_эфф. в растворе и соответственно меньше λ_i⁰).

Для больших ионов гидратная оболочка мала. Уравнение Стокса применимо (чем больше r, тем меньше λ_i⁰) для больших слабо сольватированных ионов типа N(C₃H₇)₄⁺.

Недостатки уравнения Стокса:

1. Выводы по степени гидратации ионов в растворе носят качественный характер и могут быть применимы только к ионам большого размера;

2. Предпожение о однородности растворителя не верно, так как размер ионов приближается к размерам молекул растворителя (Н₂О), а значит среда растворителя не может однозначно считаться однородной;

3. Два предыдущих пункта являются причиной несовпадения r_st с

Электропроводность растворов электролитов увеличивается с повышением Т. λ_i⁰ большинства ионов в водном растворе увеличивается в 5 – 6 раз при повышение Т от 0 до 100 ⁰С. Такая зависимость обусловлена уменьшением вязкости воды при повышении Т. Т. е. эквивалентна: чем меньше η, тем больше λ_i⁰, тогда их произведение .

Пример:

Если считать, что радиус сольватации иона в растворе не зависит от температуры, то из уравнение Стокса следует правило Вальдена-Писаржевского, согласно которому при любой температуре произведение представленной подвижности ионов на вязкость есть величина постоянная:

(при условии, что r_i не зависит от Т).

Недостатки правила Вальдена-Писаржевского:

правило выполняется в широком интервале температур только для больших слабо сольватированных ионов, так как, во-первых, само уравнение Стокса не точное, а, во-вторых, r иона в растворе изменяется с Т.

В целом (на практике) уменьшается не более чем на 25 % при повышении Т от 0 до 100 ⁰С.

Дата добавления: 2014-01-06