Дисперсные системы. Гидролиз солей, примеры

Гидролиз солей, примеры.

Водородный показатель (pH). Ионное произведение воды. Определение величины pH в растворах сильных и слабых электролитов.

Сложные равновесия в растворах. Буферные растворы.

В случае солей многоосновных слабых кисло (или оснований) гидролиз протекает ступенчато с образованием кислых (основных) солей:

(1) Na₂CO₃+H₂O=NaOH+NaHCO₃; CO₃^2-+H₂O=OH^-+HCO₃^-

(2) NaHCO₃+H₂O=NaOH+H₂CO₃, HCO₃^-+H₂O=OH^-+H₂CO₃

Буферный раствор – раствор, содержащий одновременно слабую кислоту (или основание) и соль этой кислоты (или основания), pH буферного раствора сохраняется постоянным при разбавлении или добавлении к нему некоторого количества кислоты или основания.

Пример. Ацетатный буфер: раствор, содержащий уксусную кислоту CH₃COOH и ацетат натрия CH₃COONa в равных концентрациях имеет [H⁺]=1.8*10^-5, pH=4,7. Концентрация [H⁺] определяется соотношением концентраций кислоты и соли (или слабого основания и соли с одноименным катионом) и константой диссоциации слабого электролита.

[H⁺]=K_д сл.эл-та*C сл.эт-та/C соли.

Вода, будучи очень слабым электролитом, в незначительной степени диссоциирует, образуя ионы водорода и гидроксид-ионы: H₂O=H⁺+OH^-. Этому процессу соответствует константа диссоциации K=[H⁺][OH^-]/[ H₂O].

Тогда выражение для константы диссоциации воды можно преобразовать следующим образом: [H⁺][OH^-]=K[H₂O]=K_H20=10^-14. Константа K_H20, равная произведению концентрации ионов H⁺ и OH^-, представляет собой постоянную при данной температуре величину и называется ионным произведением воды.

Вместо концентраций ионов H⁺ и OH^- удобнее пользоваться их десятичными логарифмами, взятыми с обратным знаком; эти величины обозначаются символами pH и pOH и называются соответственно водородным и гидроксильным показателями: pH=-lg[H⁺]; pOH=-lg[OH^-].

Логарифмируя соотношение [H⁺][OH^-]=pK_H2O и меняя знаки на обратные, получим: pH+pOH=14. При 25⁰С в нейтральных средах pH=7, в кислых pH<7, в щелочных pH>7.

Гидролиз – процесс взаимодействия солей с водой, при котором составные части вещества соединяются с составными частями воды. В результате гидролиза образуется слабый электролит и изменяется pH раствора.

Гидролизу подвергаются все соли, кроме солей, образованных сильными основаниями и сильными кислотами. Характеризуется константой гидролиза (K_h) и степенью гидролиза. Например, соль, образованная слабым основанием (NH₄OH) и сильной кислотой (HCl):

NH₄Cl+H₂O=NH₄OH+HCl или в ионном виде NH₄⁺+H₂O=NH₄OH+H⁺.

Коллоидное состояние вещества – раздробленное (димпергированное) состояние веществ с размерами от 400-300 нм до 1 нм.

Дисперсные (раздробленные) системы являются гетерогенными. Они состоят из сплошной непрерывной фазы – дисперсионной среды и находящихся в этой среде раздробленных частиц того или иного размера и формы – дисперсной фазы.

Обязательным условием получения дисперсных систем является взаимная нерастворимость диспергируемого вещества и дисперсионной среды. Например, нельзя получить коллоидные растворы сахара или соли в воде, но они могут быть получены в керосине или в бензоле, в которых эти вещества практически нерастворимы.

Дисперсные системы классифицируют по дисперсности, агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, интенсивности взаимодействия между ними, отсутствию или образованию структур в дисперсных системах.

Степень дисперсности (D) является количественной характеристикой дисперсности вещества и обратная размеру (l) дисперсных частиц: D=1/l, где l – либо диаметр сферических или волокнистых частиц, либо длина ребра кубических частиц, либо толщина пленок.

Если все частицы дисперсной фазы имеют одинаковые размеры, то такие системы называются монодисперсными. Когда частицы неодинакового размера – полидисперсные.

Дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой называют аэрозолями. Туманы – аэрозоди с жидкой дисперсионной средой, пыль и дым – с твердой. Пены – дисперсия газа в жидкости. Эмульсии – дисперсия одной жидкости в другой, не растворяющей ее.

Дисперсные системы могут быть свободнодисперсными (они текучи и не имеют контактов между частицами дисперсной фазы) и связнодисперсными (они твердообразны, т.к. возникают в результате контактирования частиц дисперсной фазы, приводящей к образованию структуры в виде каркаса или сетки. Подобные структуры называют гелями).

Сорбация – любой процесс поглощение одного вещества (сорбтива) другим (сорбентом), независимо от механизма поглощения. В зависимости от механизма сорбации различают адсорбацию (изменение концентрации на границе фаз), абсорбацию (во всем объеме), хемосорбацию (сопровождается реакцией) и капиллярную конденсацию (сжижение паров).

Дата добавления: 2015-04-24