Окислительно-восстановительные реакции. Буферными растворами называются растворы сопряженных слабых кислот и оснований (в соответствии с теорией Бренстеда)

Буферные растворы.

Буферными растворами называются растворы сопряженных слабых кислот и оснований (в соответствии с теорией Бренстеда), которые не изменяют заметно рН при разбавлении или при некотором добавлении небольших количеств сильных кислот и оснований. Примеры буферных смесей:

- фосфатный буфер: КН₂РО₄ + NаНРО₄(рН = 5,3-8,0);

- Н₃ВО₃ + NаОН (рН = 8-10);

- ацетатный буфер: СН₃СООН + NаСН₃СОО (рН = 3,6-5,6);

- NН₄ОН + NН₄Сl.

Буферная емкость – это количество сильной кислоты или основания, которое необходимо добавить к раствору буферной смеси, чтобы рН изменилось на 1, т.е. на 1порядок. Например, на 100 мл ацетатного буфера можно добавить 8,3 мл щелочи – только тогда рН измениться на 1 - это большая буферная емкость. Для сравнения - если добавить к 1 л чистой воды всего 2 капли (0,1 мл) разбавленной 1М соляной кислоты, то рН измениться от 7 до 4, т.е. на 3 порядка. Это легко подсчитать:

1 моль – 1000 мл, х = 10^-4.

Х молей – 0,1 мл, т.е. рН = 4. Так сильно изменилось рН при добавлении 1 капли кислоты, а одна капля составляет всего по объему (0,1 мл от 1000мл) - 0,01%. Для некоторых областей химии, особенно биохимии, буферные растворы чрезвычайно необходимы.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – химические реакции, осуществляющиеся за счет полного или частичного перехода валентных электронов от одних атомных или молекулярных частиц к другим, в результате которых изменяются степени окисления элементов: 2Са + О₂ = 2СаО. Понятия «окисление» и «восстановление» было введено в обращение только в конце 18 века после открытия кислорода в 1772г.(Шееле) и в1974г.(Пристли). Лавуазье, изучавший свойства этого газа, установил, что он является составной частью воздуха и предложил «окислением» считать процесс присоединения кислорода к веществу (см реакцию), а «восстановлением» - процесс отнятия кислорода от вещества, например: WO₃ + 3H₂ = W + 3H₂O.

Степень окисления (повторить).Степень окисления кислорода -2, исключения – пероксиды – (-1), надпероксиды КО₂ –(-1/2), озониды – КО₃(-1/3).

Процесс отдачи электронов, в результате которого степень окисления повышается, называется реакцией (процессом) окисления: Са^о – 2е = Са²⁺. Вещества, атомные или молекулярные частицы, отдающие электроны в ходе ОВР, и повышающие при этом степень окисления, называются восстановители (Са^о – восстановитель).

Процесс присоединения электронов, в результате которого степень окисления повышается, называется реакцией (процессом) восстановления: О₂^о + 4е = 2О^2-. Вещества, атомные или молекулярные частицы, присоединяющие электроны в ходе ОВР, и понижающие при этом степень окисления, называются окислители.

Типичные окислители:

- атомы и молекулы неметаллов;

- катионы металлов;

- катионы водорода (в составе воды или кислот);

- элементы в высшей положительной степени окисления (S⁶⁺ в серной кислоте. Мn⁷⁺ в перманганате калия, N⁵⁺ в азотной кислоте, Сr⁶⁺ в бихромате калия). К наиболее сильным окислителям относятся вышеперечисленные элементы в высшей положительной степени окисления, а также кислород, галогены, озон, фтор (самый сильный окислитель).

Типичные восстановители:

- атомы металлов;

- газообразный водород и углерод при высоких температурах;

- элементы в низшей степени окисления; (S^2- в сероводороде и сульфидах, N^3- в аммиаке, галогенид-ионы, кроме фторид-иона. К наиболее сильным восстановителям из простых веществ относятся щелочные и щелочно-земельные металлы; из элементов в низшей степени окисления - S^2-, Вr^-, I^-, Fe²⁺, Sn²⁺ и др.

Дата добавления: 2014-01-03