торами. Примерами могут быть: CH3COOH + CH3COONa, NH4OH + NH4Cl. /

Буферным действием обладают также растворы сильных кислот и оснований, если концентрация их достаточно велика, однако механизм буферного действия совершенно другой. Чтобы заметно изменить рН раствора смесей сильных кислот и оснований, необходимо значительно увеличить концентрации кислоты и щелочи, иначе изменения рН раствора не произойдет Например, если к 1 л 0,1 М раствора HN03 прибавить 0,0 моль щелочи, то концентрация ионов Н+ понизится до 0,1 0,01=0,09 моль/л. При этом рН раствора повысится с 1 до 1,05

Рассмотрим механизм действия буферных растворов. Есл~ к раствору смеси СН3СООН и CH3COONa, содержащему по 0,1 моль этих веществ в 1 л, прибавить 0,01 моль НС1, то сильного изменения концентрации ионов Н+ в растворе не произойдет. Если прибавить в воду (рН7) столько же кислоты, рН раствора изменится от 7 до 2, так как ГН+ ] станет равной 10 моль/л. В ацетатном растворе ионы Н кислоты связываются с СН3СОО~ -ионами соли в неионизированные молекулы СН 3СООН, поэтому [Нf ] почти не меняется.

Если к буферному раствору CH3COOH + CH3COCT-f-Na+ прибавить HCI (НС1-»Н + С1~), то в результате реакции образуются NaCl и СН3СООН. Экспериментальные данные показывают, что рН раствора изменится с 4,72 до 4,67. Такое же явление будет наблюдаться и в случае прибавления к ацетатной смеси щелочи.

Если при растворении в 1 л воды 0,01 моль гидроксида натрия рН раствора повысится с 7 до 12, то в присутствии .ацетатной смеси гидроксидные ионы щелочи будут связываться с ионами Н+ кислоты и образовывать воду. Опытные данные показывают, что рН в этом случае повысится с 4,74 до 4,84. При разбавлении ацетатного раствора водой увеличивается диссоциация кислоты, и рН раствора также мало изменяется.

Следовательно, одновременное присутствие в растворе слабой кислоты и ее соли, или слабого основания и его соли регулирует в нем концентрацию Н+- и ОН -ионов и уменьшает влияние различных факторов.

Наиболее распространенные буферные растворы, применяемые в качественном анализе:

1М CH3COOH + IM CH3COONa—ацетатный буфер, рН«4,74 LM NH4OH + lM NH4CI-аммонийный буфер, рН«9,20 Ш NaH2P04+lM Na2HP04—фосфатный буфер, рН«6,60 1М НСООН+1М HCOONH4—формиатный буфер, рНЗ,80 0,05М NaHCO3+0,05M Na2C03—карбонатный буфер, рН«9,93 Соли фосфатного буферного раствора диссоциируют по сле-

112

Na2HP04«±2Na + + НРО \ ~

дующим уравнениям:

Nil 2' И Vy4<

NaH2P04?±Na+ +н2Р04 При' прибавлении к такому раствору Н+- или ОН ""-ионов протекают реакции:

I НР04-+н+^н2Р04

I н2ро4+он-*±н2о+нроГ

При прибавлении к карбонатному буферу Н+- или ОН ~ -ионов протекают следующие реакций:

^ нсо3 +он <±н2о+соГ

Вычисление |Н+] и рН в буферных растворах слабых кислот и их солей. Зная константу диссоциации слабой кислоты, нетрудно вычислить рН буферного раствора. Диссоциация уксусной кислоты протекает по уравнению,

СН3СООНг±Н+ +СН3СОО_

^ [н+][сн3соо]

[СН3СООН]

(20)

Уксусная кислота почти вся не диссоциирована, поэтому [СН3СООН] = с0. Пренебрегая малым количеством [СН3СОО~], которое может быть получено при диссоциации кислоты, можно считать [СН3СОО~] равной концентрации соли, Которая диссоциирует полностью. Тогда

гн+1=^нсл£™сл (22)

С

соли

Логарифмируя уравнение и переменив знаки у логарифмов на обратные, получим:

-lg[H+]=-lgtf„CJI-lg^,

^соли

pr^ptf^-lg^. (23)

С СОЛИ

Концентрация ионов Н+ зависит не только от концентрации кислоты и ее константы диссоциации, но и от концентрации ее соли. Чем больше концентрация ее соли, тем меньше [Н+] в таких растворах. Следовательно, [Н + ] в подобных растворах зависит не от абсолютных количеств, а от соотношения концентрации кислоты и ее соли.

При разбавлении водой буферных растворов концентрация водородных ионов в них почти не изменяется.

ИЗ

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию