Понятие о водородном показателе (рh)

Теория электролитической диссоциации

( Теория С. Аррениуса)

Эта теория подходит для разбавленных водных растворов электролитов.

Электролитами называют вещества, водные роастворы которых или расплавы проводят электрический ток. ( электрический ток – направленное движение заряженных частиц. Молекулы всех веществ электронейтральны. Откуда берутся заряженные частицы?)

Основные положения теории

- в растворе или расплаве электролиты распадаются на ионы

- ионы могут быть простыми ( K⁺ Ca^@+ S^2- Cl^-) и сложными (SO₄^2- NH₄⁺ PO₄^3-)

- положительно заряженные ионыт называются катионы, т.к. притягиваются к отрицательно заряженному катоду. Отрицательно заряженные ионы называются анионы, т.к. притягиваются к положительно заряженному аноду

- все ионы в растворе гидратировани, т.е покрыты слоем молекул растворителя.

В растворе электролиты диссоциируют(распадаются) по-разному. Характеризует процесс диссоциации степень диссоциации, которая показывает какая чапсть молекул электролита распалась на ионы:

Степень диссоциации= число молекул, распавшихса на ионы

Общее число молекул

Если электролит распадается полностью, то значение в числителе и знаменателе одинаковые и значение степени диссоциации равно 1 Чем сильнее электролит, тем ближе к 1 значение степени диссоциации. Если электролит диссоциирует слабо, число молекул, распавшихся на ионы , очень маленькое, то и значение степени диссоциации будет очень маленьким.

К сильным электролитам относят электролиты со степенью диссоциации от 1 до 0,3, к средним электролитам – от 0,3 до 0,02, со степенью диссоциации менее 0,02 электролит считается слабым. Степень диссоциации зависит от:

- концентрации электролита. Чем выше концентрация, тем меньше диссоциация

- темперактуры раствора.Чем выше температура, тем больше диссоциация ( например, горячий маринад кислее, чем холодный, т.к. кислота диссоциирует рпри нагревании сильнее выделяется больше катионов водорода, которые отвечают за кислый вкус)

Сильные электролиты

Кислоты: HCl HBr HI HClO₄ HMnO₄ H₂SO₄ HNO₃

Основания: гидроксиды, образованные s-элементами 1 и s-элементами 11 группы,начиная с Ca

NaOH KOH Ca(OH)₂ Sr(OH)₂ Ba(OH)₂

Соли – практически все.

Кислоты с точки зрения теории диссоциации – это электролиты, которые диссоциируют с образованием катиона водорода и аниона кислотного остатка. Наличие катионов водорода в растворах кислот обуславливает их кислый вкус, способность изменять окраску индикатора, оказывать раздражающее и даже воспалительное действие.

Кислоты, в зависимости от силы, диссоциируют по-разному.

Сильные кислоты диссоциируют сразу и необратимо:

HCl H⁺ +Cl^-

Слабые электролиты диссоциируют ступенчато и обратимо

CH₃COOH = CH₃COO^- + H⁺

H₂CO₃ = H⁺ + HCO₃^-

HCO₃^- = H⁺ + CO₃^2-

Диссоциацию слабых кмслот , как обратимый процесс, характеризует константа диссоциации

К дис. CH₃COOH = (CH₃COO^-)*(H⁺)

(CH₃COOH)

Для угольной кислоты, как двухосновной кислоты, будед характерно наличие

Кдис 1 ст Н₂СО₃ =(НСО₃^-)*(Н⁺)

( Н₂СО₃)

Кдис.2ст Н₂СО₃ = (СО₃^2-)*(Н⁺)

(НСО₃^-)

Константа диссоциации, как любая константа обратимого процесса, - величина постоянная для каждого электролита ( зависит от природы вещества) и зависит от температуры раствора. Чем меньше константа диссоциации, тем слабее электролит. (К дис. – величина постоянная и ее можно найти в справочной таблице)

Основания –это электролиты, которые диссоциируют с образованием катиона металла и гидроксид-аниона. Сильные основания диссоциируют сразу и необратимо:

КОН К⁺ + ОН^-

Слабые электролиты диссоциируют ступенчато и обратимо

Mg(OH)₂ MgOH⁺ + OH^-

MgOH⁺ Mg²⁺ + OH^-

Соли – сильные элпектролиты, поэтому в растворе сразу и полностью распадаются на катионы металла и анионы кислотного остатка.

Al₂(SO₄)₃ 2Al³⁺ + 3SO₄^2-

Na₃PO₄ 3Na⁺ + PO₄^3-

Кислые соли диссоциируют сначала на катион металла и анион кислотного остатка

NaHCO₃ Na⁺ + HCO₃^-

А затем кислотный остаток диссоцирует как кислота

HCO₃^- H⁺ + CO₃^2-

Понятие о водородном показателе (рh)

В качестве настворителя используют чаще всего воду. Вода относится хоть и к слабым, но электролитам и в растворе диссоциирует

Н₂О = Н⁺ +ОН^-

Как любой обратимый процесс,характеризуется своей константой диссоциации

Кдис. =(Н⁺)*(ОН^-)

(Н₂О)

Экспериментально доказано, что из 10000000 молекул только одна распадается на ионы.Поэтому концентрацию воды принимают за величину постоянную и получают следующее выражение

Кдис * ( Н₂О) = Кw=(Н⁺)*(ОН^-) =const=10^-14 ( эта величина называется ионное произведение воды)

Т.к. эта величина постоянная, то используется для расчета концентрации ионов Н⁺ или ОН^-

Например, (ОН^-) =10^-3 определить ( Н⁺) = ?

( Н⁺ ) = К_w = 10^-14 =10^-11

(OH^-) 10^-3

- (OH^-) = 10^-1 (H⁺) = 10^-13 ph =13

- (OH^-) = 10^-5 ( H⁺) = 10^-9 ph = 9

- ( OH^-) = 10^-7 ( H⁺) = 10^-7 ph = 7

- (OH^-) =10^-10 ( H⁺) = 10^-4 ph = 4

- (OH^-) = 10^-14 ( H⁺) =10⁰=1 ph =1

Все последующие расчеты сделаны аналогично первому. Пользоваться дробными обозначениями концентраций неудобно, поэтому вводят понятие водородный показатель ( его значения приведены в крайнем правом столбце)

Ph = - lg ( H⁺)

( H⁺)= 10^-6 ph=6, (H⁺) = 10^-11 ph=11

Поиск по сайту: