Лекция 3. Кислотно-основное равновесие

Document Sample
Лекция 3. Кислотно-основное равновесие Powered By Docstoc
					          Лекция 3

Кислотно-основное равновесие
   Теории кислот и оснований


 Теория Аррениуса (1887 г.)
Кислотно-основная (протолитическая)
  теория Брёнстеда – Лоури (1923 г.)

    Кислотами и основаниями могут быть
молекулы:
          HCl ↔ H+ + Cl- ; NH3 + H+ ↔ NH4+
катионы: [Al(H2O)6]3+ ↔ H+ + [Al(H2O)5OH]2+
          [Zn(OH)(H2O)5]+ + H+ ↔ [Zn(H2O)6]2+
анионы: HSO4- ↔ H+ + SO42-
          CO32- + H+ ↔ HCO3-
4
Кислота:   Основание:
донор Н+   акцептор Н+




                         5
                         p.765
Донор Н+    Акцептор Н+                 Новая      Новое
(кислота)   (основание)                кислота   основание




                          Переход Н+




                                                      6
                                                      p.768
Акцептор
 Основание:   Кислота:
акцептор Н+
 акцептор     донор Н+




                          7
                         p.766b
Амфолиты (амфипротные соединения)

    H+ + CO32- ↔ HCO3- + H+ ↔ H2CO3

    H+ + PO43- ↔ HPO42- + H+ ↔ H2PO4-

   H+ + CH3COO- ↔ CH3COOH + H+ ↔
             ↔ CH3COOH2+
               НА ↔ Н+ + А-

НА/A- - сопряженная кислотно-основная пара:

        H3O+ ↔ H+ + H2O
        CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-
        NH4+ ↔ H+ + NH3
        HSO4- ↔ H+ + SO42-
   НА + В- ↔ НВ + А-
  К-та1 Осн2   К-та2 Осн1

      НА/А и НВ/В



Свойства растворителей
 Классификация растворителей
по кислотно-основным свойствам

       Апротонные
       Протофильные
      Амфипротные

    NH3 + CH3OH ↔ NH4+ + CH3O-
   CH3OH + HNO2 ↔ CH3OH2+ + NO2-
   Автопротолиз

  SH + SH ↔ SH2+ + S-


Константа автопротолиза

  Кт = αSH2+ · αS- / α2SH
    КтSH = αSH2+ · αS-
      Константы автопротолиза некоторых
            растворителей (t=250C)

Вещество       KSH      Вещество    KSH

H2SO4 (б/в)   1.10-4    CH3OH      2.10-17

HCOOH         6.10-7    C2H5OH     8.10-20

H2O           1.10-14   NH3 (ж)    1.10-22

CH3COOH       4.10-15   N2H4       2.10-25
KW = 0,13·10-14 (t = 00C)
      1,0·10-14 (t = 250C)
       48·10-14 (t =1000C)
Участие растворителей в кислотно-
      основном равновесии

       HA + HS ↔ H2S+ + A-
       HA + H2O ↔ H3O+ + A-
 CH3COOH + H2O ↔ H3O+ + CH3COO-

         B + HS ↔ HB+ + S-
        B + H2O ↔ HB+ + OH-
      NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-
Cила                                                    Cила
кислот                                             оснований
                                          -
             HClO4 + H2O ↔ H3O+ + ClO4
                HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl-
                                               -
             H3PO4 + H2O ↔ H3   O+   + H2PO4
         Al(H2O)63+ + H2O ↔ H3O+ + AlOH(H2O)52+
         CH3COOH + H2O ↔ H3O+ + CH3COO-
             H2PO4-+ H2O ↔ H3O+ + HPO42-
               NH4+ + H2O ↔ H3O+ + NH3
Константа кислотности НА
 KaHA,SH = αH2S+ . αA- /αHA
 KaHA,H2O = αH3O+ . αA- /αHA

 Константа основности B
    KbB,SH = αHB+· αS-/αB

  KbB,H2O = αHB+· αOH-/αB
KSH = KaHA,SH • KbA,SH
     Кислота (рКа) →     Вода      Этанол
     Трихлоруксусная     0,7       5,5
     Пикриновая          0,8       4,0
     Щавелевая           1,3       6,6
     Монохлоруксусная    2,9       7,7
     Уксусная            4,8       10,3

Влияние диэлектрической проницаемости
  Растворитель   рКавтопротолиза   Диэлектрическая
                                    проницаемость

 Вода                   14             78,5
 Этанол                 19             24,3
HClO4 + H2O → H3O+ + ClO4-
HCl     + H2O → H3O+ + Cl-
HNO3 + H2O → H3O+ + NO3-
H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-


      KaHA,SH = KaHA.KbHS
 Константы диссоциации кислот
       в CH3COOH (лед)
Кислота               Ка
HClO4          1,6·10-6
H2SO4          6,0·10-9
HCl            1,4·10-9
HNO3           4,2·10-10
Частные случаи протолитической
            теории

        диссоциация
       гидролиз


CO32- + H2O ↔ HCO3- + OH-

Kb = [HCO3-][OH-] / [CO32-]
  нейтрализация:

H3O+ + OH- ↔ 2H2O
 HA + OH- ↔ H2O + A-
 B + H3O+ ↔ HB+ + H2O
   HA + B ↔ HB+ + A-
 Сёренсен (1909 г.)
     рН = - lg[H+]
-lgaH+ = -lg[H+]·γH+ = pH

Расчет величины рН
Расчет рН в растворах кислот
        и оснований

    Раствор сильной кислоты




   Раствор сильного основания
          Раствор слабой кислоты:
                 HA + H2O ↔ H3O+ + A-
                 KaHA = [H3O+] [A-] / [HA]
                  2H2O ↔ H3O+ + OH-
[H3O+] ~ [A-];
                       [HA] = CHA – [H3O+]
CHA = [A-] + [HA]
      [H3O+] = (- Ka + √ Ka2 + 4Ka· CHA) / 2
Степень диссоциации


  h
 Раствор слабого основания:
        A + H2O ↔ HA+ + OH-


При h > 5% - точная формула


                          2KW
  [H3   O+]   = ----------------------------------
                - Kb + √ Kb2 + 4Kb· CA
     Буферные растворы


     CH3COOH + CH3COONa
           NH4Cl + NH3

pH = pKaHA – lg CHA + lg CA      (7)


pH = 14 - pKaHA + lg CHA - lg CA (8)
      Буферная емкость


π = -dcHA/dpH           π = dcA/dpH

    π = 2,3 CHACA /(CHA + CA)

  π = 2,3 [H+] KaCбуф /(Ka + [H+])2

          Сбуф= [НA] + [A]
Буферная емкость




                         32
                   Fig 9-6, p.258

				
DOCUMENT INFO
Stats:
views:777
posted:9/16/2012
language:Bulgarian
pages:32