Растворы слабых кислот и оснований

РАСТВОРЫ СИЛЬНЫХ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ

КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ РАВНОВЕСИЯ

Кислотно-основные, или протолитические реакции — это реакции между кислотами — веществами, способными отщеплять протоны, и основаниями — веществами, способными присоединять протоны. Кислотно–основное взаимодействие состоит в обратимом переносе протона от молекулы кислоты (нейтральной или заряженной) к молекуле основания. При этом кислота превращается в сопряженное с ней основание, а основание становится сопряженной кислотой.

Расчеты кислотно–основных равновесий используют для решения следующих задач:

а) нахождение рН раствора по известным равновесным концентрациям растворенных веществ;

б) определение равновесных концентраций частиц в растворе или состава раствора по известному значению рН. В количественном анализе расчеты рН в зависимости от состава раствора необходимы для построения кривых титрования, выбора индикатора, расчета ошибок титрования.

Для проведения расчетов необходимо знать следующие характеристики реагирующих веществ:

а) константу диссоциации кислоты;

б) константу диссоциации основания;

в) константу диссоциации растворителя.

Численные значения констант кислотности характеризуют силу кислоты или основания и приведены в справочной литературе (3).

Сильные кислоты и основания при всех концентрациях в растворе диссоциированы практически нацело. Сильными в водном растворе являются все галогенводородные кислоты, за исключением НF, хлорная кислота (НСlO₄), азотная кислота. Вследствие полной диссоциации концентрация ионов водорода в растворах сильных кислот равна концентрации кислоты (С_Н = С_НА). Например. В 0,1 М НСl концентрация ионов водорода равна 0,1 моль/л и рН = − lgС_Н = 1,0.

Сильными основаниями являются водные растворы гидроксидов щелочных и щелочноземельных металлов (NaOH, КОН, Ва(ОН)₂. Поскольку они диссоциированы нацело, концентрация ОН⁻ равна концентрации соответствующего гидроксида (С_ОН = С_МОН, где М — щелочной металл).

Слабые кислоты и основания диссоциированы в водном растворе лишь частично. В водном растворе слабой кислоты – НА − существует равновесие:

НА + Н₂О = Н₃О⁻ + А⁻

или в более краткой форме:

НА = Н⁺ + А^-

Равновесие характеризуется константой диссоциации:

К_НА =

На основании закона действующих масс в применении к уравнению диссоциации и учитывая, что в растворах слабых электролитов коэффициент активности приближается к единице, т.е. а = с, получим уравнение для расчета концентрации ионов водорода:

[Н⁺] = [А^-] =

или в логарифмической форме:

рН = ¹/₂рК_НА – ¹/₂lg С_HA,

где рК = - lg K_НА — силовой показатель кислоты (справочные данные).

Степень диссоциации кислоты может быть рассчитана по уравнению:

a =

Пример: Вычислить концентрацию ионов водорода [H⁺] в 0,1 М растворе уксусной кислоты (К_кисл= 1,74 ^.10^-5; рК_кисл= 4,76).

Решение: [H⁺] = = 1,32 ^.10⁻³ моль/л

рН = -lg[H⁺] = 2,88

или рН = ¹/₂рК_НА – ¹/₂lgC_НА = ½ (4,76 + 1) = 2,88

Проводя рассуждения, аналогичные вышеизложенным, можно получить уравнение для расчета концентрации ионов ОН⁻ в растворе слабого основания:

рН = 14 – ¹/₂рК_осн + ¹/₂lgC_осн

Дата добавления: 2014-01-04