рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Свойства слабых электролитов

Свойства слабых электролитов - раздел Химия, По дисциплине Химия. Курс лекций При Растворении В Воде Или Других Растворителях, Состоящих Из Полярных Молеку...

При растворении в воде или других растворителях, состоящих из полярных молекул, электролиты подвергаются диссоциации, т.е. в большей или меньшей степени распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы – катионы и анионы. Электролиты можно поделить на две группы: слабые и сильные.

Слабыми электролитами называют электролиты, диссоциирующие в растворах не полностью, т.е. не на сто процентов. В их растворах устанавливается равновесие между молекулами, которые подверглись диссоциации и продуктами их диссоциации – ионами. Для данной системы можно применить закон действующих масс. Для процесса диссоциации кислоты

НА D Н+ + А-

Константа равновесия КС в общем виде равна

, (7.21)

где аН+, аА-, аНА – активность ионов и кислоты (а = αС).

Константа равновесия для процесса диссоциации называется константой диссоциации КД. Например, константа диссоциации уксусной кислоты СН3СООН равна

СH3COOH D CH3COO- + H+

(7.22)

где в квадратных скобках указаны равновесные концентрации.

Для процесса диссоциации слабого основания

ROH D R+ + OH-

Константа диссоциации равна

, (7.23)

Например, константа диссоциации гидроксида аммония

NH4OH D NH4+ + OH-

равна

(7.24)

Для слабых электролитов константа диссоциации зависит от природы диссоциирующего вещества и растворителя, температуры, но не зависит от концентрации раствора. Кривая зависимости константы диссоциации многих электролитов от температуры проходит через максимум.

Константа диссоциации является характеристикой силы электролита. По величине константы диссоциации слабые электролиты делятся на умеренно слабые (КД = 10-2 – 10-4), слабые (КД = 10-5 – 10-9) и очень слабые (КД ≤ 10-10). Чем константа диссоциации соединения больше, тем сильнее данный электролит. Например, уксусная кислота (КД = 1,85.10-5) сильнее цианисто-водородной (КД = 4,8.10-10), но слабее муравьиной (КД = 1,8.10-4). Константа диссоциации имеет постоянное значение (при данной температуре) только для слабых электролитов. Подобного постоянства для сильных электролитов не наблюдается.

Для многоосновных слабых электролитов константа диссоциации расписывается для каждой ступени диссоциации. Например, для ортофосфорной кислоты (Н3РО4) константа диссоциации по первой ступени КД1 = 7,51 . 10-3, по второй ступени КД2 = 6,23 . 10-8 и по третьей КД3 = 2,2. 10-13.

Для расчетов удобно пользоваться не константой диссоциации КД, а показателем константы диссоциации рК, который представляет собой отрицательный десятичный логарифм КД:

рК = -lgКД (7.25)

Основываясь на законе действующих масс, можно вывести уравнение, которое связывает константу диссоциации КД электролита со степенью его диссоциации (α) и с концентрацией раствора (С). В случае электролита КА, диссоциирующего на ионы К+ и А-. Концентрации ионов (активности), рассчитывают по уравнению (7.18), а концентрация вещества КА равна аКА = (1 – α)С. Подставляя эти значения в уравнение (7.21), получим:

(7.26)

где С – молярная концентрация электролита, моль/дм³.

Выведенная формула (7.26) является аналитическим выражением закона разбавления Оствальда.

Если степень диссоциации значительно меньше единицы, то при приближенных вычислениях можно принять, что (1-α) » 1. Тогда выражение закона разбавления упрощается:

КД = α2С, откуда . (7.27)

Последнее соотношение показывает, что при разбавлении раствора (т. е. при уменьшении концентрации электролита С) степень диссоциации электролита возрастает. Опыт показывает, что для сильных растворов закон разведения Оствальда не применим, так как для них величина КД с увеличением концентрации непрерывно возрастает.

Рассмотрим ионное произведение воды. Химически чистая вода является очень слабым электролитом, который при диссоциации образует ионы водорода (Н+) и гидроксид-ионы (ОН-):

Н2О D Н+ + ОН-.

Этому процессу соответствует константа диссоциации

. (7.28)

Поскольку степень диссоциации воды мала, то активность ионов в уравнении (7.28) могут быть заменены их концентрациями, а концентрацию не распавшихся ионов можно считать равной общей концентрации молекул воды и считать ее постоянной величиной. Поэтому уравнение (7.28) можно записать в виде:

КД2О] = [H+][OH-] = КW (7.29)

где КW – ионное произведение воды. При 295 К КW = 10-14, поэтому [H+] = [OH-] = 10-7 моль/дм³. С увеличением температуры КW увеличивается. Если прологарифмировать уравнение (7.29) и умножить на -1, то получим

-рКW = рН + рОН = 14. (7.30)

где рКW – показатель ионного произведения воды; рН – водородный показатель или кислотность раствора; рОН – показатель гидроксид-ионов.

Величина рН используется для определения характера реакции раствора. Если рН = 7, то реакция нейтральная; если рН < 7, то реакция среды кислая; если рН > 7, то реакция щелочная.

Величина рН может служить критерием силы кислоты или основания. В ряду кислот более сильной будет та, у которой при одинаковой молярной концентрации активность ионов Н+ выше (рН ниже). Для оснований подобная зависимость имеет обратный характер.

Рассмотрим произведение растворимости соединений. В насыщенном растворе малорастворимого электролита устанавливается равновесие между осадком (твердой фазой) электролита и ионами электролита в растворе, например:

ВаSO4 D Ва+2 + SO4-2

в осадке в растворе

Поскольку в растворах электролитов состояние ионов определяется их активностями, то константа равновесия последнего процесса имеет вид:

(7.31)

Активность твердого сульфата бария есть величина постоянная, а, следовательно, произведение КДаВаSO4 тоже является при данной температуре константой. Отсюда следует, что произведение активностей ионов Ва+2 и SO4-2 так же представляет собой постоянную величину, называемую произведением растворимости (ПР):

а(Ва+2)а(SO4-2) = ПР(ВаSO4) = 1,08.10-10 (7.32)

Произведение активностей ионов малорастворимого электролита содержащихся в его насыщенном растворе (произведение растворимости) есть величина постоянная при данной температуре – это правило произведения растворимости.

Если электролит очень мало растворим, то ионная сила его насыщенного раствора близка к нулю, а коэффициенты активности ионов мало отличаются от единицы. В подобных случаях произведение активностей ионов в уравнении (7.32) можно заменить произведением их концентраций:

ПРВаSO4 = [Ba+2][SO4-2] (7.33)

Если какой-либо трудно растворимый электролит диссоциирует с образованием нескольких одинаковых ионов (например, КnАm D nК+m + mА-n), то уравнение для ПР примет вид:

ПР(КnАm) = (а(К+m))n (а(А-n))m. (7.34)

С учетом того, что а = gС (g – коэффициент активности):

ПР(КnАm) = (nСg(К+m))n (mСg(А-n))m. (7.35)

При увеличении концентрации одного из ионов электролита в его насыщенном растворе (например, путем введения другого электролита, содержащего тот же ион) произведение концентраций ионов электролита станет больше ПР. При этом равновесие между твердой средой и раствором смещается в сторону образования осадка. Таким образом, условием образования осадка является концентрация ионов малорастворимого электролита над его произведением растворимости (аК+аА > ПР). В результате осадка концентрация другого иона, входящего в состав электролита, тоже изменяется. Устанавливается новое равновесие, при котором произведение концентраций ионов электролита вновь становится равным ПР.

Напротив, если в насыщенном растворе электролита уменьшить концентрацию одного из ионов (например, связав его каким-либо ионом), произведение концентраций ионов будет меньше значения ПР, раствор станет ненасыщенным, а его равновесие между жидкой фазой и осадком сместится в сторону растворения осадка. Следовательно, равновесие осадка малорастворимого электролита происходит при условии, что произведение концентраций ионов меньше значения ПР (аК+аА < ПР).

Например, введение в раствор малорастворимой соли сульфата бария (ПР =1,08.10-10) хорошо растворимой соли хлорида бария (ВаСl2) сдвигает равновесие в сторону образования осадка, а введение сульфата калия (К2SO4) в сторону растворения осадка.

Исходя из значений ПР, можно вычислить растворимость малорастворимых электролитов в воде и растворах, содержащих другие электролиты. Значения ПР для большинства электролитов – табличные величины (табл. 5).

Таблица 7.5

Произведение растворимости (ПР) и растворимость

при 25°С некоторых малорастворимых веществ

Формула Растворимость ПР, моль/дм3
AgBr 7,94 • 10 -7 6,3 • 10 -13
AgCl 1,25 • 10 -5 1,56 • 10 -10
AgI 1,23 • 10 -8 1,5 • 10 -16
Ag2CrO4 1,0 • 10 -4 4,05 • 10 -12
BaSO4 7,94 • 10 -7 6,3 • 10 -13
CaCO3 6,9 • 10 -5 4,8 • 10 -9
PbCl2 1,02 • 10 -2 1,7 • 10 -5
PbSO4 1,5 • 10 -4 2,2 • 10 -8

 

Закон действующих масс применяют также при рассмотрении равновесий с участием комплексных ионов и при гидролизе солей (речь об этом пойдет в следующей теме при рассмотрении реакций обмена).

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

По дисциплине Химия. Курс лекций

Факультет заочного обучения.. Е В Семенова..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Свойства слабых электролитов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Воронеж 2011
  Лекция № 1 (2ч)   Введение   Вопросы: 1. Предмет химии. Значение химии в изучении природы и развитии техники. 2. Осно

Основные количественные законы химии
  К основным количественным законам химии относятся:закон постоянства состава, закон кратных отношений и закон эквивалентов. Эти законы были открыты в конце XIII – начале XIX веков, и

Современная модель строения атома
В основе современной теории строения атома лежат работы Дж. Томсона (который в 1897 г. открыл электрон, а в 1904 г. предложил модель строения атома, согласно которой атом – это заряженная сфера с в

Орбитальное квантовое число 0 1 2 3 4
Каждому значению l соответствует орбиталь особой формы, например s-орбиталь имеет сферическую форму, р-орбиталь – гантель. В одной и той же оболочке энергия подуровней возрастает в ряду E

Строение многоэлектронных атомов
  Подобно любой системе, атомы стремятся к минимуму энергии. Это достигается при определенном состоянии электронов, т.e. при определенном распределении электронов по орбиталям. Запись

Периодические свойства элементов
Так как электронное строение элементов изменяется периодически, то, соответственно, периодически изменяются и свойства элементов, определяемые их электронным строением, такие как энергия ионизации,

Периодическая система элементов Д.И.Менделеева
В 1869 г. Д. И. Менделеев сообщил об открытии периодического закона, современная формулировка которого следующая: свойство элементов, а также формы и свойства их соединений

Общая характеристика химической связи
Учение о строении вещества объясняет причины многообразия структуры веществ в различных агрегатных состояниях. Современные физические и физико-химические методы позволяют экспериментально определят

Типы химической связи
К основным типам химической связи относят ковалентную (полярную и неполярную), ионную и металлическую связи. Ковалентной связью называют химическую связь, образованную

Типы межмолекулярных взаимодействий
Связи, при образовании которых перестройка электронных оболочек не происходит, называются взаимодействием между молекулами. К основным видам взаимодействия молекул следует о

Пространственная структура молекул
  Пространственная структура молекул зависит от пространственной направленности перекрывания электронных облаков числом атомов в молекуле и числом электронных пар связей за счет непод

Общая характеристика агрегатного состояния вещества
Почти все известные вещества в зависимости от условий находятся в газообразном, жидком, твердом или плазменном состоянии. Это и называется агрегатным состоянием вещества. Аг

Газообразное состояние вещества. Законы идеальных газов. Реальные газы
Газы распространены в природе и находят широкое применение в технике. Их используют в качестве топлива, теплоносителей, сырья для химической промышленности, рабочего тела для выполнения механическо

Характеристика жидкого состояния вещества
Жидкости по своим свойствам занимают промежуточное положение между газообразными и твердыми телами. Вблизи точки кипения они проявляют сходство с газами: текучи, не имеют определенной формы, аморфн

Характеристики некоторых веществ
    Вещество     Вид кристалла   Энергия кристаллической решетки, кДж/моль   Темпер

Общие понятия термодинамики
  Термодинамика – наука, изучающая превращения различных форм энергии друг в друга и устанавливающая законы этих превращений. Как самостоятельная дисциплин

Термохимия. Тепловые эффекты химических реакций
  Любые химические процессы, а также ряд физических превращений веществ (испарение, конденсация, плавление, полиморфные превращения и др.) всегда сопровождаются изменением запаса внут

Закон Гесса и следствия из него
  На основе многочисленных экспериментальных исследований русским академиком Г. И. Гессом был открыт основной закон термохимии (1840 г.) – закон постоянства сумм теплот реа

Принцип работы тепловой машины. КПД системы
Тепловой машинойназывается такое устройство, которое преобразует теплоту в работу. Первая тепловая машина была изобретена в конце XVIII века (паровая). Сейчас существуют дви

Свободная и связанная энергии. Энтропия системы
  Известно, что любая форма энергии может полностью преобразовываться в теплоту, но теплота преобразуется в другие виды энергии лишь частично, условно запас внутренней энергии системы

Влияние температуры на направление химических реакций
  DH DS DG Направление реакции DH < 0 DS > 0 DG < 0

Понятие о химической кинетике
  Химической кинетикой называется учение о скорости химических реакций и ее зависимости от различных факторов – природы и концентрации реагирующих веществ, давления,

Факторы, влияющие на скорость химических реакций. Закон действующих масс
  На скорость химических реакций оказывают влияние следующие факторы: природа и концентрации реагирующих веществ; температура, природа растворителя, присутствие катализатора и т.д.

Теория активизации молекул. Уравнение Аррениуса
  Скорость любой химической реакции зависит от числа столкновений реагирующих молекул, так как число столкновения пропорционально концентрациям реагирующих веществ. Однако не все стол

Особенности каталитических реакций. Теории катализа
  Скорость химической реакции можно регулировать с помощью катализатора. Вещества, которые участвуют в реакциях и изменяют (чаще всего увеличивают) ее скорость, оставаясь к концу реак

Обратимые и не обратимые реакции. Признаки химического равновесия
Все реакции можно поделить на две группы: обратимые и необратимые. Необратимые реакции сопровождаются выпадением осадка, образованием малодиссоциирующего вещества или выделением газа. Обратимые реа

Константа химического равновесия
  Рассмотрим обратимую химическую реакцию общего вида, в которой все вещества находятся в одном агрегатном состоянии, например, жидком: аA + вB D сC + dD, где

Правило фаз Гиббса. Диаграмма состояния воды
Качественная характеристика гетерогенных равновесных систем, в которых не происходит химического взаимодействия, а наблюдается лишь переход составных частей системы из одного агрегатного состояния

Правило фаз для воды имеет вид
С = 1+ 2 – Ф = 3 – Ф если Ф = 1, то С = 2 (система бивариантна) Ф = 2, то С = 1 (система одновариантна) Ф = 3, то С = 0 (система безвариантна) Ф = 4, то С = -1 (

Понятие о химическом сродстве веществ. Уравнения изотермы, изобары и изохоры химических реакций
Под термином «химическое сродство» понимают способность веществ вступать в химическое взаимодействие друг с другом. У различных веществ оно зависит от природы реагирующих ве

Сольватная (гидратная) теория растворения
  Растворами называются гомогенные системы, состоящие из двух или более веществ, состав которых может меняться в довольно широких пределах, допустимых раст

Общие свойства растворов
  В конце XIX века Рауль, Вант-Гофф, Аррениус установили весьма важные закономерности, связывающие концентрацию раствора с давлением насыщенного пара растворителя над раствором, темпе

Типы жидких растворов. Растворимость
Способность к образованию жидких растворов выражена в различной степени у различных индивидуальных веществ. Одни вещества способны растворяться неограниченно (вода и спирт), другие – лишь в огранич

Свойства сильных электролитов
Электролиты, практически полностью диссоциирующие в водных растворах, называются сильными электролитами. К сильным электролитам относятся большинство солей, которые уже в кр

При соблюдении этих условий коллоидные частицы приобретают электрический заряд и гидратную оболочку, что препятствует выпадению их в осадок
К дисперсионным методам получения коллоидных систем относятся: механические – дробление, растирание, размол и т. д.; электрический – получение золей металлов под действ

Устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция. Пептизация
  Под устойчивостью коллоидного раствора понимают постоянство основных свойств этого раствора: сохранение размеров частиц (агрегативная устойчивость

Свойства коллоидно-дисперсных систем
Все свойства коллоидно-дисперсных систем можно разделить на три основные группы: молекулярно-кинетические, оптические и электрокинетические. Рассмотрим молекулярно-кинетические

Особенности обменных процессов
Химические реакции разделяются на обменные и окислительно-восстановительные (Ox-Red). Если в реакции не происходит изменение степени окисления, то такие реакции называются обменными. Они возможны п

Особенности окислительно-восстановительных процессов
  При окислительно-восстановительных реакциях происходит изменение степени окисления вещества. Реакции можно разделить на те, которые проходят в одном реакционном объеме (например, в

Общие понятия электрохимии. Проводники первого и второго рода
Электрохимия – это раздел химии, занимающийся изучением закономерностей взаимных превращений электрической и химической энергии. Электрохимические процессы можно разде

Понятие об электродном потенциале
Рассмотрим процессы, протекающие в гальванических элементов, т. е. процессы превращения химической энергии в электрическую. Гальваническим элементомназывают электрохим

Гальванический элемент Даниэля-Якоби
Рассмотрим систему, в которой два электрода находятся в растворах собственных ионов, например, гальванический элемент Даниэля-Якоби. Он состоит из двух полуэлементов: из цинковой пластины, погружен

Электродвижущая сила гальванического элемента
  Максимальная разность потенциалов электродов, которая может быть получена при работе гальванического элемента, называется электродвижущей силой (ЭДС) элемента.

Поляризация и перенапряжение
  При самопроизвольных процессах устанавливается равновесный потенциал электродов. При прохождении электрического тока потенциал электродов изменяется. Изменение потенциала электрода

Электролиз. Законы Фарадея
Электролизом называют процессы, протекающие на электродах под действием электрического тока, подаваемого от внешнего источника тока через электролиты. При элект

Коррозия металлов
Коррозия – это разрушение металла в результате его физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Это процесс самопроизвольный, идущий с уменьшением энергии Гиббса сист

Методы получения полимеров
  Полимеры – высокомолекулярные соединения, которые характеризуются молекулярной массой от нескольких тысяч до многих миллионов. Молекулы полимеров, называ

Строение полимеров
Макромолекулы полимеров могут быть линейными, разветвленными и сетчатыми. Линейные полимеры – это полимеры, которые построены из длинных цепей одномерных элементов, т.

Свойства полимеров
  Свойства полимеров условно можно разделить на химические и физические. И те, и другие свойства связаны с особенностями строения полимеров, способом их получения, природой вводимых в

Применение полимеров
На основе полимеров получают волокна, пленки, резины, лаки, клеи, пластмассы и композиционные материалы (композиты). Волокна получают путем продавливания растворов или

Некоторые реагенты для идентификации катионов
  Реагент Формула Катион Продукт реакции Ализарин C14H6O

Инструментальные методы анализа
В последние годы все более широкое применение получают инструментальные метода анализа, обладающие многими достоинствами: быстротой, высокой чувствительностью, возможностью одновременного определен

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги