Материал к экзамену по химии. Основные понятия термодинамики
 Скачать 1.97 Mb.
|
|
Автопротолиз воды. Автопротолиз – обратимый процесс образования равного числа катионов и анионов из незаряженных молекул жидкого индивидуального вещества за счет передачи протона от одной молекулы к другой. Наличие водородных связей в жидкой воде объясняет её автопротолиз Для воды характерна протолитическая амфотерность. Реакция самоионизации (автопротолиза) воды, в ходе которой протон от одной молекулы воды (кислоты) переходит к другой молекуле воды (основанию) описывается уравнением: H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-. Константа равновесия для уравнения автопротолиза воды равна 1,82*10-16 Константа автопротолиза воды Так как вода находится в растворе в большом избытке и в малой степени подвергается ионизации, то можно отметить, что ее концентрация величина постоянная и равна 55,6 моль (1000 г : 18 г/моль = 56 моль) в литре воды. Следовательно, произведение Ки(Н2O) и концентрации воды равны 1,8•10-16 моль/л • 55,6 моль/л = 10-14моль2/л2. Таким образом, [H+][OH-] = 10-14 (при 25 °С) является постоянной величиной, обозна- чается Kw и называется константой автопротолиза воды. Иногда используют устаревшее название - ионное произведение воды. Используя это значение, можно рассчитать концентрации ионов гидроксония и гидроксид-ионов в чистой воде:  = 10-14Итак, в чистой воде или любом водном растворе при постоянной температуре произведение концентраций катионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная, называемая константой автопротолиза или ионным произведением воды. Водородный показатель (pH) как количественная мера активной кислотности и основности. Ионное произведение воды величина важная и позволяет для любого водного раствора определить концентрацию ионов водорода при известной концентрации гидроксид-ионов и наоборот. Например, если [H+] = 10-5 моль/л, то [OH-] = 10-14/10-5 = = 10-9 моль/л. Растворы, в которых концентрация ионов водорода и гидроксид-ионов одинакова - называют нейтральными растворами [H+] = [OH-] = = 10-7 моль/л (pH=7). В кислых растворах [H+] > [OH-], [H+] > 10-7моль/л (pH<7), а в щелочных [OH-] > [H+], [OH-] > 10-7 моль/л (pH>7). Удобно пользоваться не абсолютными величинами K(H2O), [H+] и [OH-], а их отрицательным десятичным логарифмом. Обозначают рК(Н2О), pH и рОН. Прологарифмировав и изменив знаки в уравнении, получим: pH + рОН = 14. Если pH = 3, то рОН = 14 - 3 = 11. pH и рОН однозначно тесно связаны между собой. Для упрощения за основу принимают водородный показатель pH - десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком: pH = -lg[H+]. pOH = -lg[OH-]. pH – водородный показатель, pOH – гидроксильный показатель. Определение активной концентрации ионов водорода. Для растворов сильных кислот:  Для растворов сильных оснований:  Для предельно разбавленных растворов сильных кислот и оснований  приближённо равна единице, поэтому активности ионов водорода и гидроксид-ионов приближённо равны их концентрациям.Формулы для расчёта pH Слабых кислот и оснований:   Сильных кислот и оснований: pH = -lg[H+] pH = 14+lg[OH-] Билет 19. Гидролиз солей. Механизм гидролиза по катиону, по аниону. Степень и константа гидролиза. Смещение равновесия гидролиза. Медико-биологическое значение гидролиза Гидролиз солей. Гидролиз – частный случай сольватации, процесс обменного разложения вещества водой с образованием слабых электролитов. Гидролизу могут подвергаться соли, углеводы, белки, жиры. Гидролиз солей – процесс обменного разложения соли водой с образованием слабых кислот или оснований. Гидролиз бывает обратимый и необратимый Гидролизу могут подвергаться только те соли, которые содержат ионы, соответствующие слабым кислотам или основаниям. Механизм гидролиза по катиону, по аниону. Поскольку соль состоит из катиона и аниона, то возможно три типа гидролиза: гидролиз по катиону (в реакцию с водой вступает только катион); гидролиз по аниону (в реакцию с водой вступает только анион); совместный гидролиз (в реакцию с водой вступает и катион, и анион); Механизм гидролизу по катиону  Гидролиз по катиону идёт с увеличение концентрации протонов, что ведёт к уменьшению рН среды (среда становится кислой). рН среды раствора соли, гидролизующейся по катиону:  Механизм гидролиза по аниону    При гидролизе по аниону идёт накопление гидроксид-ионов, что способствует увеличению pH среды (среда становится щелочной) рН среды раствора соли, гидролизующейся по аниону:  Гидролизу не подвергаются соли, образованные сильными кислотами и сильными основаниями. Гидролиз многозарядного иона протекает ступенчато. Примеры гидролиза: Гидролиз по катиону: NH4Cl + H2O NH4OH + HCl NH4+ + H2O NH4OH + H+ AlCl3 = Al3+ + 3Cl- Полное уравнение гидролиза: AlCl3 + 3H2O Al(OH)3+3HCl Al3++H2O (AlOH)2+ + H+ (I ступень) Al(OH)2+ +H2O [Al(OH)2]+ + H+ (II ступень) [Al(OH)2]+ + H2O Al(OH)3+H+ (III ступень) среда - кислая Гидролиз по аниону: Na3PO4+3H2O H3PO4 + NaOH (полное уравнение) Na3PO4 3Na+ + PO43- PO43-+H2O HPO42- + OH- (I ступень) HPO42-+H2O H2PO4- +OH- (II ступень) H2PO4- + H2O H3PO4 + OH- (III ступень) среда - щелочная Гидролиз по катиону и аниону: CH3COONH4+H2OCH3COOH + NH4OH CH3COO- + NH4+ + H2O CH3COOH + NH4OH среда – нейтральная Необратимый гидролиз: Cr2S3 + 6H2O 2Cr(OH)3 + 3H2S |