12. Систематический анализ смеси катионов II аналитической группы.5

Анализируемый раствор: обработка HCl и фильтрование

Фильтрат отбрасывают

Осадок: AgCl, PbCl₂, Hg₂Cl₂; обработка горячей водой

Фильтрат: открывают Pb²⁺ калия иодидом или K₂Cr₂O₇

Фильтрат:

открывают Ag⁺ при помощи KI или K₂CrO₄

Осадок: AgCl, Hg₂Cl₂;

обработка раствором аммиака и открытие ртути Hg₂²⁺;

растворение AgCl

13. Протолитическая теория кислот и оснований. Понятие кислоты и основания. Амфолиты.

Протолитическая теория — кислотные или основные свойства частиц обусловлены их спосоностью отдавать или присоединять протон водорода (1923 г. — Йоханес Брёнстед, Томас Лаури).

Первой теоретической концепцией кислот и оснований была теория Аррениуса, в основе которой лежит электролитическая диссоциация веществ в растворах. Согласно Аррениусу, кислоты — это вещества, образующие при диссоциации в водном растворе ионы Н⁺, а основания — ионы ОН^-. Достоинства теории: простые математические соотношения для расчета рН водных растворов. Недостатки: 1) нельзя представить существование катиона Н⁺ в растворе, как этого требует теория; 2) не учитывается влияние растворителя (несмотря на многочисленные экспериментальные подтверждения участия растворителя в реакциях кислот и оснований); 3) все расчеты оказываются неверными при переходе к неводным растворителям.

Теория Льюиса. По Льюису кислоты — вещества, принимающие пару электронов, основания — вещества, отдающие ее. При этом образуются ковалентные связи. В класс кислот попадают молекулы, образованные атомами с незаполненной восьмиэлектронной оболочкой (BF₃, SO₃), катионы-комплексообразователи (Fe³⁺, Со²⁺ и т. п.), галогениды с ненасыщенными связями (TiCl₄ ), молекулы с поляризованными двойными связями (СО₂, SO₂). В класс оснований — молекулы — содержащие свободные электронные пары (NH₃, Н₂О), анионы, органические соединения с двойными и тройными связями, ароматические соединения. Этот подход широко используется в органической химии («кислоты и основания Льюиса»). Однако с точки зрения аналитической химии теория оказалась слишком общей.

Теория Льюиса не имеет количественного критерия оценки силы кислот и оснований, который мог бы служить основой для аналитических расчетов кислотно-основных равновесий (например, для оценки рН).

Развитием теории Льюиса стала концепция жестких и мягких кислот Пирсона, по которой при взаимодействии кислоты-акцептора пары электронов с основанием-донором пары электронов не обязательно получается ковалентная связь, и могут возникать ионная и координационная связи. В круг кислотно-основных реакций включается таким образом комплексообразованне.

По Брёнстеду, кислота - донор протона, а основание - акцептор его. По Льюису, кислота - вещество, которое может использовать неподеленную электронную пару электронов атома другие молекулы для образования устойчивой электронной группировки одного из своих атомов, основание - вещество, обладающее неподеленной парой электронов, которая может быть использована для образования устойчивой электронной группировки др. атома.

Наиболее общей теорией кислот и оснований является теория Усановича, по которой кислотами считают вещества, отдающие катионы или принимающие анионы (или электроны), основаниями — вещества, отдающие анионы (или электроды) и принимающие катионы. Как видно, кислоты и основания Усановича включают кислоты и основания Льюиса, окислители и восстановители.

Раствор амфолита. Это растворы так называемых «кислых солей» (NaHCO₃, NaH₂PO₄ и т. п.), солей катионокислот (NH₄COOH, ZnOH (Н₂O)₃, аминокислот (молекулы их содержат кислотную и основную группы, например, аминоуксусная кислота NH₂CH₂COOH ). В таких растворах сосуществуют частицы и принимающие, и отдающие протоны. Обозначив амфолит НА^- (хотя амфолиты могут быть как заряженными, так и незаряженными), напишем равновесия в растворе