АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Дисоціація води

Читайте также:
  1. ЕЛЕКТРОЛІТИЧНА ДИСОЦІАЦІЯ. ОБМІННІ РЕАКЦІЇ В РОЗЧИНАХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ. ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ

У якості розчинника найчастіше застосовують воду. Вода, як слабкий електроліт, хоча і в незначному ступені, дисоціює на іони. Дисоціація іде по рівнянню:

Н2О «Н+ + ОН-

Запишемо вираз константи рівноваги, яка в даному випадку буде константою дисоціації КД:

 

Ступінь дисоціації води a = 1,8 ∙ 10-9. Ця величина дуже мала. З 554 молекул води на іони розкладається тільки одна молекула. Тому можна враховувати, що знаменник дробі дорівнює загальній концентрації води і що концентрація недисоційованих молекул у воді і розбавлених водних розчинах однакова. Маса 1 л води при 250С дорівнює 997 г. Мольна маса води 18,02. Звідсіля молярність води дорівнює 997: 18,02 = 55,37 моль/л. Концентрація іонів Н+ і ОН- однакова, а її чисельне значення дорівнює:

1,8 ∙ 10-9 ∙ 55,37 = 1 ∙ 10-7

якщо використовувати вказані дані, можливо визначити значення константи дисоціації води (КД):

+] = [ОН-] = 10-7, [H2O] = 55,37

В цьому рівнянні КД і знаменник дробі є величинами постійними. Переносимо їх в ліву частину рівняння:

1,8 ∙ 10-16 ∙ 55,37 = 10-7 ∙ 10-7 = 10-14 =

Величину називають іонним добутком води. Для даної температури вона є постійною, як для самої води, так і для розбавлених розчинів.


Якщо ми вводимо в розчин додатково Н+- або ОН--іони, то з іонного добутку води можливо розрахувати концентрацію кожного іону. Наприклад, при введенні кислоти концентрація іонів Н+-іонів підвищилась у 1000 разів, тобто

10-7 ∙ 10+3 = 10-4 моль/л

і концентрація ОН--іонів зменшилась у стільки ж разів і стане

10-7: 10+3 = 10-10 моль/л

Підставимо значення концентрації іонів в іонний добуток води:

[H+] ∙ [OH-] = 10-14, отримаємо 10-4 ∙ 10-10 = 10-14

Знаючи концентрацію іонів Н+- або ОН- -іонів в деякому розчині, завжди можна розрахувати концентрацію протилежного іону:

 

Таким чином, водний розчин незалежно від того, яка його концентрація, повинен завжди містити Н+- і ОН--іони. Знаючи, що [H+] ∙ [OH-] = 10-14, можливо надати кількісну характеристику розчину:

[H+] > 10-7 моль/л [ОH-] < 10-7 моль/л кислий розчин

[H+] = 10-7 моль/л [ОH-] = 10-7 моль/л нейтральний розчин

[H+] < 10-7 моль/л [ОH-] > 10-7 моль/л лужний розчин

 

Водневий і гідроксильний показники

 

Зручніше виражати концентрацію [H+]-іонів в логарифмічних одиницях. Водневий показник уявляє собою негативний десятинний логарифм концентрації іонів водню, тобто:

рН = - lg [H+]

Поряд з рН застосовують поняття гідроксильного показника рОН – це негативний десятинний логарифм концентрації іонів гідроксилу, тобто:

рОН = - lg [ОH-]

При логарифмуванні рівняння [H+] ∙ [OH-] = 10-14 і змінивши знаки на протилежні отримаємо:

рН + рОН = рКw = 14 (при 250С)

рКw = -lg Кw = -lg 10-14 = 14

Тобто, для любого водного розчину маємо співвідношення:

рН = рКw - рОН = 14 – рОН (при 250С)

рН = 7 рОН = 7 нейтральний розчин

рН > 7 рОН < 7 лужний розчин

рН < 7 рОН > 7 кислий розчин

 

Обчислення концентрації іонів Н+ і ОН- для розчинів кислот і основ

Сильні одноосновні кислоти (HCl, HI, HNO3). В сильних кислотах [H+] практично дорівнює концентрації кислоти. Тобто, для розрахунків можна застосувати наступні формули:

[H+] = Скисл = СНАn

рН = - lg [H+] = - lg Скисл = - lg СНАn

 


Сильні однокислотні основи (NaOH, KOH і інш.). В сильнихосновах [ОH-] практично дорівнює концентрації основи. Тобто, для розрахунків можна застосувати наступні формули:

[ОH-] = Сосн рОН = - lg [ОH-] = - lg Сосн = -lg [OH-]

рН = 14 - рОН

Слабкі одноосновні кислоти. Напишемо рівняння дисоціації кислоти:

HAn «An- + H+

An- і H+ - іони утворюються в рівних кількостях, і їх концентрації будуть рівні:

[An-] = [H+]

Якщо розчин мало розбавлений, то майже уся присутня кислота знаходиться у вигляді недисоційованих молекул. Тобто, можна прийняти, що [НAn] = Скисл.

По закону дії мас маємо:

тому що [H+] = [An-]

звідсіля

Щоб від [H+] перейти до рН розчину, потрібно прологарифмувати попереднє рівняння і змінити знаки біля логарифмів. Отримаємо:

рН = 1/2 рКкисл = -1/2 lg Скисл

 

Слабкі однокислотні основи (анілін, NH4OH і інш.). Напишемо рівняння дисоціації слабкої основи NH4OH:

NH4OH «NH4+ + OH-

концентрації NH4+ і OH--іонів рівні між собою:

[NH4+] = [OH-]

В розбавленому розчині основа знаходиться в основному в недисоційованому стані.

Тобто, можна прийняти, що [NH4OH] = Сосн. По закону дії мас маємо:

звідсіля


звідсіля

 

Щоб від [ОH-] перейти до рОН розчину, потрібно прологарифмувати попереднє рівняння і змінити знаки біля логарифмів. Отримаємо:

рН = 14 - 1/2 рКосн + 1/2 lg Сосн

 

Задача. Визначити [H+], [OH-], рН, рОН 0,005 М розчину соляної кислоти.

 

Дано:

СМ (HCl) = 0,005 М

 
 


[H+], [OH-], рН, рОН -?

 

HCl сильна кислота, тоді:

[H+] = Скисл = 0,005 = 5 ´ 10-3

рН = - lg [H+] = - lg 5 ´ 10-3 = 2,3 рОН = - lg [ОH-] = - lg 2 ´ 10-12 = 11,7

Задача. Визначити [H+], [OH-], рОН, якщо рН = 4,4.

 

Дано:

рН = 4,4


[H+], [OH-], рОН -?

 

[H+] = 10 – рН = 10 –4,4 = 3,98 ´ 10-9

рН = - lg [H+] = - lg 3,98 ´ 10-9 = 8,4

рОН = - lg [ОH-] = - lg 2,51 ´ 10-6 = 5,6

Задача. Визначити [H+], [OH-], рН, рОН 0,1 н. розчину мурашиної кислоти.

Дано:

N(НСООН) = 0,1 н. НСООН – слабка кислота, тому

[H+], [OH-],

рН, рОН -?

 

Знаходимо в довіднику значення Ккисл = 1,74 ´ 10-5


Підставляємо в формулу:

рН = - lg [H+] = - lg 1,32 ´ 10-3 = 2,88

рОН = - lg [ОH-] = - lg 7,58 ´ 10-12 = 11,12

 

Задача. Визначити [H+], [OH-], рН, рОН утвореного розчину після зливання

10 мл 0,005 М розчину HCl і 15 мл 0,02 М розчину NaOH.

Дано:

V(HCl) = 10 мл

V(NaOH) = 15 мл

CM(HCl) = 0,005 М

CM(NaOH) = 0,02 М


[H+], [OH-],

рН, рОН -?

1. Визначаємо який розчин і якого об’єму знаходиться у надлишку

V(HCl) ´ N(HCl) = V(NaOH) ´ N(NaOH)

10 ´ 0,005 = 0,05 15 ´ 0,02 = 0,3

0,05 < 0,3

тобто розчин NaOH знаходиться у надлишку. Визначаємо який об’єм його піде на нейтралізацію 10 мл HCl

Визначаємо об’єм NaOH, який залишився не нейтралізованим

V//(NaOH) = V(NaOH) - V/(NaOH) = 15 – 2,5 = 12,5 мл

2. Визначаємо концентрацію NaOH в утвореному розчині.

3. Визначаємо [H+], [OH-], рН, рОН. NaOH – сильна основа, тому:

 

[ОH-] = Сосн = 0,01

рН = - lg [H+] = - lg 0,01 = 2 рОН = - lg [ОH-] = - lg 10-12 = 12

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.011 сек.)