VI. Амфолиты

V. Гидрализующие соли

IV. Слабые основания

Расчет рН водных растворов кислот, оснований, солей.

Теоретические основы реакций кислотно-основного взаимодействия

Лекция № 3

 

 

Протолитическая теория Бренстеда-Лоури (1923 г.) является наиболее общей теорией кислот и оснований

Н+ - ион водорода (протон)

 

Кислота частица, способная отдавать протон (донор протона)

 

Основаниечастица, способная принимать протон (акцептор)

 

Амфолитчастица, способная и отдавать и принимать протон.

 

К кислотам (НА):

1. минер. кислоты Н2СО3, H3PO4, CH3COOH …

2. положит. заряж.ионы (катионы) NH4+, H3O+

3. отриц.заряж. частицы (анионы) НСО3-, НРО42-, Н2РО4-

К основаниям (В):

1. электронейтральные гидроксиды металлов: КОН, NaOH, Ba(OH)2

2. аммиак (NH3), производные аммиака, амины –моно-, ди-,три-замещенные (RNH2, RR\NH, RR\R0N)

3. анионы: СО32-, НСО3-, РО43-, Н2РО4-, НРО42-.

К амфолитам: вода, спирты (ROH), кислые и основные соли (NaHCO3,AlOHCl2), анионы НСО3-, НРО42-, Н2РО4-

 

Согласно теории реакции кислотно-основного взаимодействия состоят в обратимом переносе протона от кислоты НА к основанию В с образованием пары новых частиц НВ+ и А- :

НА + В ↔ НВ+ + А-

НВ+ является кислотой, сопряженной основанию В, а А- - основанием, сопряженным кислоте НА.

 

 

Для характеристики кислотности раствора, введены

рН –водородный (кислотный) показатель, рОН –гидроксильный показатель

 

рН = -lg aH+ = -lg [Н+] рОН = -lg aHO- = -lg [НО-]

 

При 25° С: рН + рОН = 14=pKw – показатель ионного произведения воды. [Н+] = [НО-] = 10-7 М, рН=рОН=7

Соотношение концентраций ионов Н+ и НО- определяет реакцию раствора

рН<7 – среда кислая, рН>7 – среда щелочная

I. Сильные кислоты:H2SO4, HNO3, HCl, HBr, HI, HClO4, HСlO3, H2SeO4, HBrO4, HBrO3. (НА)

 

НА ® Н+ + А-процесс необратимый [Н+] = СНА

рН = -lg[H+] = -lgCHA

СНА – начальная концентрация кислоты.

С уменьшением концентрации кислоты рН возрастает.

 

II. Сильные основания:LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, щелочноземельные Ba(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2.

KtOH ® Kt+ + OH- [HO-] = CKtOH

pH = -lg[H+] = 14-(-lgOH-) = 14 + lgCB

pH =14 + lgCB

CB-начальная концентрация основания

С уменьшением концентрации основания рН уменьшается

 

III. Слабые кислоты(все кроме сильных)

рН = ½рКНА - ½lgСНА

КНА – константа диссоциации кислоты, рКНА= -lgKHA отрицательный логарифм константы (в справочнике Лурье)

СНА – начальная концентрация кислоты.

 

рН = 14 - ½рКВ + ½lgСВ

КВ -константа диссоциации слабого основания, рКВ= -lgКВ -отрицательный логарифм константы диссоциации слабого основания (справочные данные), СВ – начальная концентрация основания.

 

Соль, образована слабой кислотой и сильным основанием Соль, образована сильной кислотой и слабым основанием
рН = 7 + ½рКНА + ½lgСсоли     рН = 7 - ½рКВ - ½lgСсоли  

 

 

 

МеНА (NaHCO3) Ме2НА (Na2HPO4)
рН = ½×(рК1 + рК2) рН = ½×(рК2 + рК3)

 

рК1, рК2, рК3- константы ионизации (диссоциации) кислоты по 1,2,3 ступени (даны в справочнике Лурье).

 

VII. Полипротонные кислоты(многоосновные кислоты, многокислотные основания).

Диссациируют ступенчато, каждая ступень характеризуется ступенчатой константой диссоциации и если DрК ³3, то учитывают диссоциацию только по первой ступени и расчет рН проводят по формуле для одноосновной кислоты.