Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ. ИНДИКАТОРЫ



Полярные молекулы воды обеспечивают диссоциацию на ионы не только растворенных веществ, но и собственных молекул благодаря (в основном) образованию очень прочного иона гидроксония Н3О+ по реакции:

.

Однако чаще ионизацию воды изображают упрощенно: .

Константа равновесия этого процесса, т.е. константа диссоциации Н2О:

.

Ее величина определена по электропроводности чистой воды и при 220С равна . Так как степень диссоциации Н2О очень мала, то можно считать, что

.

Подставляя данное значение а(Н2О) в выражение воды, получим:

;

здесь – ионное произведение воды: .

Перейдем к отрицательным десятичным логарифмам:

.

Отрицательный логарифм активности ионов водорода называется водородным показателем и обозначается , а ионов гидроксила – , таким образом, имеем:

.

Для чистой воды (и нейтрального раствора): , для щелочной среды: , а ; для кислого раствора – наоборот. Например, в 0,1М HCl: (<7), а (>7).

Существуют различные методы определения рН раствора. Простейший – с помощью веществ, которые изменяют свою окраску в зависимости от кислотности или основности среды, поэтому называются кислотно-основными индикаторами.

Это обычно слабые органические кислоты (или основания), молекулы которых обеспечивают один цвет раствора, а их ионы – другой. Например, в случае фенолфталеина (слабая кислота) молекулы НА совсем не окрашивают водный раствор, а анионы (при достаточно высокой концентрации) придают ему малиновый цвет.

В нейтральной среде равновесие смещено влево, и потому раствор бесцветен. Добавление кислоты еще более усиливает это смещение. Введение же щелочи сдвигает равновесие вправо (из-за связывания в ) и при рН выше 8 концентрация анионов фенолфталеина оказывается достаточной, чтобы окраска раствора стала слабо розовой, а при рН выше 10 – малиновой.

Каждый индикатор имеет свой интервал , в котором происходит изменение его цвета. Благодаря этому оказалось возможным создание универсальной индикаторной бумаги. Она пропитана различными индикаторами (имеющими область перехода окраски при разных ), подобранных таким образом, чтобы цвет бумаги заметно менялся при изменении на единицу (в интервале 1÷12).

Индикаторной бумагой удобно пользоваться для ориентировочных (приблизительных) измерений. Более точно значение растворов определяют с помощью специального прибора -метра.

БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ

В химической практике часто возникает необходимость иметь раствор с устойчивой величиной , которая заметно не изменяется при добавлении небольших количеств сильной кислоты или сильного основания. Системы с такой способностью называются буферными.

Они представляют собой, как правило, раствор равномолярной смеси слабой кислоты с ее солью (так, ацетатный буфер содержит и ) или слабого основания с его солью (аммиачный буфер – и ).

Механизм буферного действия,в частности, ацетатного буфера: при добавлении сильной кислоты ее катионы Н+ связываются ацетат-ионами в молекулы , а добавленная щелочь нейтрализуется уксусной кислотой.

Количество сильной кислоты или щелочи, добавление которых к 1 л буфера изменяет его на единицу, называется буферной емкостью данного раствора; и она тем больше, чем выше концентрация буферной смеси.

Рассуждая аналогично, получим, что аммиачного буфера тоже мало меняется при добавлении кислоты или щелочи. И разбавление буферных растворов почти не изменяет величину его , поскольку вызывает уменьшение концентраций обоих компонентов смеси в одинаковой степени.

26. К галогенам (Г) относятся следующие элементы: фтор (что по-гречески означает «разрушающий»), хлор («желто-зеленый»), бром («зловонный») и иод («цвета фиалки»). Они являются р-элементами VII группы, т.е. их валентный слой – .

Если не считать VIIIА подгруппу, то каждый галоген в своем периоде имеет самый высокий заряд ядра и минимальный атомный радиус (r); а следовательно, наибольшие ЭО. Даже у иода ЭО=2,6, а ЭО(F)=4 (максимальное значение).

По электронной формуле Г видно, что для образования стабильной конфигурации недостает одного электрона. И атомы галогенов, имея высокие значения сродства к е, стремятся его принять (переходя в степень окисления –1), вследствие чего нулевая ст.ок. Г (в виде простого вещества Г2) неустойчива.

Кроме того, из-за больших значений энергий ионизации атомы галогенов с большим трудом отдают электроны, поэтому положительные ст.ок. Г тоже не стабильны.

Итак, наиболее характернадля галогеновст.ок.1.Поэтому именно в ней Г находятся в природе – это соли (галиды). Из Г меньше всего на Земле иода (кларк – 10-7%), а больше всего фтора (0,028%); много и хлора (0,026%); F и Cl входят в 17 наиболее распространенных элементов. Причем хлор и его аналоги чаще встречаются в виде галидов натрия, калия, кальция и магния, т.е. металлов, входящих в восьмерку самых распространенных элементов.

Поскольку галогены в каждом периоде таблицы Менделеева являются максимально электроотрицательными элементами, то образуют с металлами самые ионные связи. Причем достаточно ионные, чтобы большинство галидов металлов хорошо растворялось в воде [30], поэтому они вымываются природными водами из литосферы в гидросферу. (Например, средняя соленость океанов 35 г на 1 кг воды, а в т.н. «мертвом море» – 240 г/кг Н2О.)

Благодаря растворимости в природных водах, галиды вовлечены в биосферу и являются жизненно необходимыми элементами для растений, животных и человека.

Так, при недостатке фторид-ионов в эмали зубов развивается кариес. Для его предупреждения в зубную пасту добавляют, например, . Кроме того, советуют больше есть лука и чечевицы, которые содержат F в повышенных дозах. Фторируют также питьевую воду, но концентрация анионов фтора в ней не должна превышать 1 мг/л, ибо при их избытке происходит разрушение эмали зубов.

Ионы входят в состав крови и лимфы. Норма потребления хлорида натрия человеком – 5-10 г в сутки. Она, в основном, обеспечивается при приеме пищи даже без подсаливания. Избыточное же содержание NaCl в организме выводит кальций, способствует гипертонии и, как следствие, склерозу.

Бромид-ионы содержатся в нервных тканях и регулируют процессы возбуждения и торможения. Поэтому врачи прописывают «бром» (КВr) как успокаивающее, а органические производные Br используются в качестве снотворных. Из растений повышенное содержание бромид-анионов имеют бобовые.

Ионы накапливаются организмом человека в щитовидной железе (60% от общего содержания, составляющего 25 мг) и регулируют обменные процессы. Чрезмерное потребление соединений иода способствует простудным заболеваниям, т.к. иод пассивирует витамин А. В то же время, малые дозы веществ, содержащих иодид-ионы полезны, их прописывают больным атеросклерозом или гиперфункцией щитовидной железы. Для профилактики этих болезней рекомендуют, есть богатые иодом морепродукты.

Полезно и введение небольшого количества соединений иода в корм животным: повышает удои молочного скота, настриг шерсти овец, а также яйценоскость птиц и т.д.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.