Аналитическая химия - основы качественного и количественного анализа

Вода является наиболее применяемым растворителем в аналитической практике. Хотя для молекул воды характерна ковалентная связь, все же чистая вода, не содержащая примесей в минимальной степени, проводит электрический ток. Это указывает на то, что полярные молекулы воды в незначительной степени способны к диссоциации. Она протекает по уравнению

Сущность процесса диссоциации сводится к тому, что одна молекула воды теряет протон, следовательно, она—донор протона. Другая молекула принимает протон и является акцептором протона. В результате образуется положительный гидроксид-ион НэО+ и отрицательный гидроксоний-ион ОН". Донорно-акцеп-торные свойства лежат в основе кислотно-основных реакций, которые рассматриваются как реакции переноса протона. Такие реакции протекают легко при обычных условиях без существенной перестройки связывающих электронов и считаются простыми.

Анализируемые водные растворы наряду с ионами растворенных веществ содержа! ионы, возникшие за счет диссоциации молекул воды. Это необходимо учитывать при анализе различных соединений, имея в виду, что в водном растворе будут находиться гидратированные протоны НэО+, обозначаемые для простоты Н+. Приведенное выше уравнение можно упростить:

Вода — чрезвычайно слабый электролит, и диссоциация ее является обратимым процессом. К нему с большой точностью можно применить закон действующих масс. Напишем уравнение константы равновесия К, которая в данном случае будет константой диссоциации Хд:

Степень диссоциации воды ос= 1,8 -10~9. Эта величина чрезвычайно незначительна. Из 554 млн. молекул воды на ионы распадается только одна молекула. Поэтому можно считать, что знаменатель дроби равен общей концентрации воды и что концентрация недиссоциированных молекул в воде и разбавленных водных растворах одинакова. Масса 1 л воды при 25° С равна 997 г. Молярная масса воды 18,02 г/моль. Отсюда молярная концен-

трация воды равна 997:18,02 = 55,37 моль/л. Концентрация Н+-и ОН "-ионов одинакова, а ее числовое значение равно:

Используя эти данные, можно найти константу диссоциации воды Ад:

В этом равенстве Кд и знаменатель дроби являются величинами постоянными. Перенесем их в левую часть равенства:

Величину Къ называют ионным произведением воды. Для данной температуры она является постоянной как для самой воды, так и для ее разбавленных растворов. При температуре 25° С она равна 10~14, но результат самых точных измерений—1,008 Ю-14. Так как с изменением температуры меняется значение Ка воды, то соответственно меняется и ионное произведение воды Кв, а также и концентрация Н+- и ОН " -ионов, но при этом в самой воде концентрация Н4-ионов равна концентрации ОН "-ионов. Как бы ни менялись концентрации Н+- и ОН "-ионов, произведение их для любого водного раствора представляет собой величину постоянную при данной температуре. При повышении температуры Къ возрастает. Некоторые данные приведены ниже:

Если в раствор ввести дополнительно Н+- или ОН "-ионы, то из ионного произведения воды можно рассчитать концентрацию каждого из ионов. Например, при введении кислоты концентрация Н+-ионов повысилась в 1000 раз, т.е. 10"7 • 103 = Ю-4 моль/л, следовательно, концентрация ОН "-ионов во столько раз уменьшится и станет равной 10~7:103 = 10"10 моль/л. Подставив значение концентрации ионов в ионное произведение воды [Н+][ОН~] = 10"14, получим 10~410"10 = 10"14.

Если прибавить щелочь к чистой воде и увеличить концентрацию ОН"-ионов, например, в 10 000 раз, до 10~3, тем самым уменьшая концентрацию Н+-ионов до 10"11 моль/л, получим ионное произведение воды, равное [Н + ]ГОН"] =

Зная концентрацию Н+-ионов в каком-либо растворе, можно определить концентрацию ОН ~ -ионов. Например, если в растворе [Н+] = 0,01 = 10"2 моль/л, то [OH-] = AB:[H+] = 10"14:10"2 = = 10 12 моль/л.

Решаем контрольные работы по химии
Срочно нужно решить задачи по химии, выполнить контрольную работу или написать реферат? Тогда вам сюда.

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию

Главная страница сайта	Услуги решения задач по химии
Лекции по химии	Учебник - общая химия