- •Класифікація розчинників
- •Константи сполучених кислот і основ
- •Відповідно для основ маємо
- •Автопротоліз амфіпротонних розчинників
- •Кислоти і основи в розчинах-амфолітах. Сильні і слабкі протоліти
- •Значення і для деяких протолітичних пар у водних розчинах
- •РН розчинів сильних протолітів
- •Значення функції кислотності Гаммета для системи при температурі 25° с
- •РН розчинів слабких кислот
- •Розрахунок рН розчинів слабких основ
- •Розрахунок рН розчинів амфолітів
- •Розрахунок рН буферних розчинів
- •Розведення буферного розчину
- •Розрахунок буферної ємності
Розрахунок рН розчинів слабких основ
Для обчислення рН слабких основ виводимо рівняння аналогічно розчинам слабких кислот, використовуючи константу основності.
(1.78)
(1.79)
(1.80)
(1.81)
(1.82)
(1.83)
І на підставі йонного добутку води:
(1.84)
Якщо ступінь дисоціації основи менше 5 % чи , то користуємося спрощеними рівняннями:
(1.85)
(1.86)
(1.87)
Приклад 6. Обчислити pН 0,10 М розчину оцтовокислого натрію
Знаходимо рН за формулою (1.87):
Розрахунок рН розчинів амфолітів
Речовини, здатні і віддавати, і приєднувати протони, називаються амфотерними.
Амфоліти можуть бути і зарядженими і нейтральними . Розчин амфоліту можна розглядати як наполовину відтитровану двоосновну кислоту .
Рівняння матеріального балансу для такої системи виглядає так:
. (1.88)
Оскільки число відданих протонів дорівнює числу приєднаних протонів, те
. (1.89)
Якщо і виразити з і , то одержимо:
Звідси:
Для застосування робиться ряд спрощень:
якщо і не занадто близькі, то можна прийняти, що і
. Тоді ми можемо підставити :
;
якщо , то
;
якщо , тобто можна зневажити , то
;
якщо і , то
.
Приклад 1. Розрахувати 0,01 М розчину гідросульфату натрію.
;
Тому що і , те
Приклад 2. Розрахувати рН 0,01 М розчину гідросульфіду натрію.
; .
Тому що , але , те
.
Приклад 3. Розрахувати рН 0,01 М розчину ціаніду амонію.
За умовою електронейтральності
.
Але тому що і близькі, , то .
З огляду на те, що , одержуємо
=
Тобто розчин ціаніду амонію можна розглядати як наполовину нейтралізовану суміш двох кислот.
.
Розрахунок рН буферних розчинів
Розчини, що зберігають сталість рН при додаванні невеликих кількостей сильних кислот або основ і при розведенні, називаються буферними. Вони складаються із суміші кислоти і сполученої основи.
Для опису кожного буферного розчину важливі наступні характеристики:
рівень рН, на якому підтримується сталість цієї величини;
область буферування, тобто межі рН, у яких може підтримувати сталість рН дана буферна система;
ємність буферного розчину, тобто кількість М–еквівалентів сильної кислоти (основи), яких необхідно додати до 1 л буферного розчину, щоб рН його змінився на 1.
Для рівноваги в буферній системі напишемо рівняння електронейтральності:
(1.90)
і рівняння матеріального балансу:
. (1.91)
Після їхнього підсумовування:
. (1.92)
Але тому що , те
. (1.93)
На практиці звичайно застосовують буферні розчини, у яких і малі в порівнянні з і . Тоді і .
Підставляючи знайдені значення у вираз для , одержуємо:
чи (1.94)
(1.95)
Це рівняння не виконується для кислот чи основ з константами дисоціації вище у випадку, якщо загальна концентрація кислот чи сполученої основи (чи обох компонентів кислотно-сполученої пари) дуже мала.
Для буферних розчинів із рН 7 розрахунок простіше проводити, використовуючи константу дисоціації основи:
(1.96)
Приклад 1. Розрахувати рН буферного розчину, що складається з 0,4000М мурашиної кислоти і 1,0000 М форміату натрію.
,
Приклад 2. Розрахувати рН буферного розчину, що містить 0,2800 М і 0,0700 М
,
.