ЗАКОН ДІЇ МАС. АЛГЕБРА ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ - раздел Химия, Аналітична хімія Загальні положення. РІВНОВАГИ Хімічна Рівновага. Зворотні Реакції Проходять Як У Прямому, ...
Хімічна рівновага. Зворотні реакції проходять як у прямому, так і у зворотному напрямах. Рівновага встановлюється, якщо ці зміни взаємокомпенсуються. Рівноважний склад – сукупність рівноважних концентрацій у стані рівноваги. Їх позначають формулами реагентів, що взяті у квадратні дужки, наприклад, [H+], [H3PO4], [OH‑], [PO43‑].
Із курсу загальної хімії відомо, що швидкість хімічної реакції описується законом дії мас. Для хімічної реакції,
aA + bB DcC + dD, (1)
в умовах рівноваги швидкість прямої реакції V1 = k1[A]a[B]b дорівнює швидкості зворотної V2 = k2[C]c[D]d. ([A],[B],[С],[D]) – це рівноважна концентрація відповідної форми речовини
V1 = V2 = k1[A]a[B]b= k2[С]с[D]d (2)
Константа рівноваги дорівнює співвідношенню констант швидкості прямої та зворотної реакцій.
. (3)
Слід знати, що вираз константи рівноваги через рівноважні концентрації (концентраційної константи) справджується при постійній іонній силі розчину (І). Іонна сила виступає узагальненою мірою іонності розчину, її розраховують за рівнянням:
. (4)
Добуток рівноважної концентрації ([Az±]) та квадрата заряду (z2) іонів складують по всім катіонам і аніонам, що присутні в розчині.
При змінній іонній силі розчину константа рівноваги залишається незмінною, якщо замість рівноважних концентрацій у виразі (3) використати активність (ai) учасників рівноваги:
. (5)
Константу рвноваги, виражену через активності називають термодинамічною константою
aAi= γAi·[Aiz], (6)
де γAi – коефіцієнт активності іону А±z. Значення коефіцієнта активності можна оцінити з варіанта наближення рівняння Дебая-Хюккеля, який запропоновано Девісом.
, lg gz± = z2 lg g1±. (7)
Для більшості хімічних реакцій, що використовуються в аналітичній хімії значення констант рівноваги виміряно в спеціальних фізико-хімічних дослідженнях. Дані таких досліджень зведено в довідковій літературі.
Константи при температурі, що відрізняється від стандартної, 25 оС, визначають за формулою
lg K(toC) = lg K(25oC) + 5,88×10‑4×DH (t – 25),
де DH – ентальпія реакції, КДж/моль.
Формула є наближеною, оскільки одержана інтегруванням рівняння Вант Гофа при постійних теплоємностях реагентів. Для багатьох реакцій коефіцієнт DH, що визначається експериментально, є невідомим.
Реакції в розчинах, що можуть проходити як у прямому, так і в зворотному напрямах ще називають «рівноваги». Відомі рівноваги – кислотно-основні, осадження-розчинення, окислення-відновлення, комплексоутворення.
Позначення констант у довідковій літературі. Константи визначають експериментально і наводять у довідковій літературі. Розрізняючи їх, за рекомендаціями ІЮПАК (International Union of Pure and Applied Chemistry), у дужках після K записують реакції, як аргумент функції, наприклад,
K(H2O D H+ + OH‑), K(H3PO4 D 3 H+ + PO43‑).
Скорочуючи позначення, використовують дві літери – K та b – з індексами (табл. 4). Перший індекс – тип реакції. Він відсутній для комплексоутворення; літера H – приєднання H+ до основ, літера a («acidity», кислотність) – відщеплення H+ кислотами, літера s («solubility», розчинність) для розчинності, літера D («distribution», розподіл) – розподіл речовини між двома розчинниками. Подальші індекси вказують склад продукту.
У прикладах табл. 4: M – комплексоутворювач, скорочення від «метал», L – ліганд, а також й у запису кислотно-основних перетворень, бо типові ліганди є основами Бренстеда. Позначення скорочують. Так, b62 для реакції Ag+ із I‑ не пов’язуємо із AgI6261‑, неймовірного складу й будови, а розуміємо індекс як подвійний, що відповідає Ag2I64‑.
Позначення констант рівноваг наведено в табл. 4. Нижче розглянемо приклади для часто вживаних констант.
кислотно-основні рівноваги– це реакції обміну, в яких беруть участь протони Н+. Іони водню можуть вступати в реакцію або утворюватись у результаті взаємодії інших сполук. До кислотно-основних рівноваг відносять автопротоліз розчинника, рівноваги протонування та дисоціації.
Рівновага дисоціації води:
H2O D H+ + OH- Kw = [H+]·[OH-] = 10-14.
Рівноваги ступінчастого протонування (ступінчасті рівноваги протонування) слабкої основи (наприклад, аміаку), або аніону слабкої кислоти (наприклад, сульфітної).
Приєднаня першого протону:
NH3+H+DNH4+
.
Приєднаня першого протону:
SO32-+H+D HSO3- ;
.
Приєднаня другого протону:
HSO3-+H+D H2SO3 ;
.
Рівновага дисоціації слабкої (нітритної) кислоти
HNO2 D H++NO2-
Ka1=.
Звертаємо увагу, що константи дисоціації і протонування для однієї і тієї ж сполуки пов’язані між собою. Так, для одноосновної кислоти НА:
Ka1(НА) = 1/KH1(А-) = KH1-1;
для двохосновної кислоти Н2А:
Ka1(Н2А) = 1/KH2(А2-) = KH2-1;
Ka2(Н2А) = 1/KH1(А2-) = KH1-1.
Для багатоосновної кислоти НaА: Ka1(НaА) = 1/KHa(Аa-) = KHa-1.
Для характеристики рвноваг протонування використовують і загальні константи (βНі). Розглянемо приклад загальних рівноваг протонування аніону фосфатної кислоти: · приєднання трьох протонів –
РO43-+3H+D H3РO4βН3 = КН1·КН2·КН3; · приєднання двох протонів –
РO43-+2H+D H2РO4-βН2 = КН1·КН2; · приєднання одного протона –
РO43-+H+D H2РO42-βН1 = КН1.
рівноваги осадження-розчинення – це реакції, в яких вихідна речовина знаходиться в одній фазі (твердій, кристалічній), а продукти – в іншій (рідинній). Наприклад, розчинність хлориду срібла у воді характеризують константою «добуток розчинності»:
Зворотну реакцію – утворення осаду, осадження – характеризують константою Ks-1.
рівноваги окислення-відновлення – це реакції, в яких атоми учасників змінюють ступінь окиснення. Оскільки при проходженні таких реакцій один учасник втрачає електрони (окиснюється), а іший їх приєднує (відновлюється), – будь-яку окисно-відновну реакцію можна розглядати як обєднання акцепторної і донорної напівреакцій:
Ox1 + ne- D Red1 K1 =
(10)
Red2- me- D Ox2 K2-1=
У довідковій літературі всі реакції зі зміною ступеня окиснення розглядаються однаково, як акцепторні. Тому для донорних напівреакцій беруть обернене значення константи.
константу окисно-відновної реакції знаходять шляхом сумування лівих та правих частин двох напівреакцій з додатковими стехіометричними коефіцієнтами:
m(Ox1 + ne- )+n(Red2- me-) D mRed1 + nOx2; (11)
.
Рівновага реакції MnO4-+5 Fe2+ +8h+ D Mn2+ +5 Fe3+ +4h2o.
Запишемо рівняння напівреакцій:
1) MnO4-+8h+ +5e-D Mn2+ +4h2o k1 = 10127,5.
2) Fe2+ - e- D Fe3+K2-1= 10-13,0.
Константа рівноваги k = k1·К2-5 = 10127,5+5(-13,0) = 1062,5.
рівноваги комплексоутворення – це реакції,в яких іони або молекули утворюють більш складну сполуку.
Для характеристики рівноваг комплексоутворення використовують ступінасті константи утворення комплексів (К), загальні константи утворення комплексів (βі), константи дисоціації комплексних сполук (ki).
Ступінчаста рівновага приєднання третьої молекули аміаку
імені В Н Каразіна... Аналітична хімія Загальні положення РІВНОВАГИ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
ЗАКОН ДІЇ МАС. АЛГЕБРА ХІМІЧНИХ РЕАКЦІЙ
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
ПРОГРАМА
"АНАЛІТИЧНА ХІМІЯ"
для студентів біологічного факультету
денної форми навчання
Харків - 2010
АНАЛІТИЧНА ХІМІЯ. ЗАГАЛЬНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯ
Аналітична хімія – це наукова дисципліна про методи, засоби й загальну методологію здобуття інформації про якісний i кількісний склад матеріальних об'єктів на основі дослідження хі
Методи аналітичної хімії
Метод аналізу – універсальний і теоретично обґрунтований спосіб визначення складу об’єкту, це сукупність принципів, на яких базується аналіз без конкретних посилань на об’єкти та компоненти.
ЯКІСНИЙ АНАЛІЗ. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Метою якісного аналізу є виявлення окремих елементів та іонів, що входять до складу речовини. Якісний аналіз здійснюють хімічними, фізико-хімічними фізичними або біологічними методами. Хі
Позначення констант рівноваг
Реакції (загальний вигляд та приклади)
Позначення
Примітки
1. Константи стійкості комплексів
Лінійні комбінації реакцій
Ми вже мали змогу звернути увагу, що рівняння приєднання кількох протонів до багатозарядного аніону (або кількох лігандів до іону-комплексоутворювача) характеризуються загальною константою, яка дор
Буферні розчини
Якщо для розчину характерна властивість зберігати значення будь-якої рівноважної концентрації (активності) при його розведенні або додаванні до нього інших реактивів, то такий розчи
Розрахунки рН буферних розчинів.
Розглянемо кілька прикладів.
Приклад 1. Визначити рН буферного розчину, який приготували змішуванням розчинів: 55 мл оцтової килоти (с0(HAc) = 0,15 моль/
Приготування буферних розчинів із заданим рН
Буферний розчин із заданим рН з відомою парою буферуючих компонентів можна приготувати трьома способами:
- змішуючи в необхідному співвідношенні кількості речовини; розчини слабкої кислоти
Мікрокристалоскопічна реакція на кальцій
Розведена H2SO4 та розчини сульфату утворюють із катіонами Са2+ голчасті кристали гіпсу, CaSO4 ×2 Н2О.
На предметне скло нанесі
Проби на присутність аніонів‑відновників.
а) До 3-4 крапель розчину додайте 1-2 краплі розчину з c(H2SO4) = 1 моль/л, 1-2 краплі розчину I2 у KI та 6-8 крапель розчину крохмалю. Якщо розчин знебарвлю
Систематичний якісний аналіз аніонів
88) Які особливості якісного аналізу аніонів порівняно з аналізом катіонів?
89) Назвіть групові реагенти і склад груп систематичного аналізу аніонів.
90) Що таке «водяна витяжка»
Модуль 1.
Приклади розв’язання задач
1.
Запишіть значення констант наступних рівноваг:
1)1) H2AsO4- D HAsO42- + H+
Таблиця 4
значення критерію фішера,
F (f1, f2, P = 0,95 ).
Терези і принцип зважування
Масу речовини m вимірюють, зважуючи речовину. Вага Р є пропорційною масі P = mg, де g – прискорення сили тяжіння.
Зважуючи, силу притягування порівнюють із в
Конструкція аналітичних терезів
У сучасні аналітичні терези вмонтовано інтерфейси, що сполучають устрої. У них повністю автоматичне внутрішнє градуювання з урахуванням температури, пристрої для тарування у всьому діапазоні зва
Порядок зважування на терезах типу ВЛР-200.
Увага! Вмикати терези слід при закритих бокових шторках. Ставити об’єкт зважування на ліву шальку, а гирі – на праву. Змінювати навантаження можна тільки при вимкнутих
Загальні відомості
У таких методах хімічного аналізу, як гравіметрія та так звані фізико-хімічні методи, використовують градуйовочну залежність між складом об’єкта та фізичною власт
Мірний посуд та робота з ним
Який мірний посуд вживають у хімічних аналізах?
Одиниці об’єму.Одиницею об’єму в інтернаціональній системі одиниць (СІ) є кубічн
Перевірка місткості посуду
Загальні засади. Згідно ДСТУ, допускають такі відхилення від номінальної місткості (± см3)
для колб
Таблиця 3
Ефективна густина води, r*, г/дм3, що використовується у перевірці мірного посуду, та сума поправок (А + В + С) , г/дм3
t,
Кислотно-основне титрування
Методики грунтуються на кислотно-основних перетвореннях – передачі іону водню від аналіту до титранту або навпаки. Титрантами зазвичай є сильні кислоти або сильні основи (луги), аналіта
Реактиви й обладнання
Хлороводнева кислота, стандартизований розчин c(HCl) = 0,1 моль/л;
Бромкрезоловий зелений, розчин із масовою часткою w » 0,1 % у водно-етанольній суміші (8:2 за об'ємом);
Б
Комплексонометричне титрування
Реакції комплексоутворення здавна є основою деяких титриметричних визначень. Так, іони галогенідів визначають титруванням комплексоутворювачем – іонами Hg2+ (
Окислювально-відновлювальне титрування
В окислювально-відновлювальному титруванні або аналіт A є відновлювачем (і у титруванні окислюється), а титрант T – окислювачем (і у титруванні відновлюється), або навпаки, аналіт A є окислюв
Кислотно-основне титрування
Приклади розв’язання задач
Приклад 1. Наважку бури (Na2B4O7·10H2O) масою 0,3221 г розчинили у воді. На титрування одержаного ро
Комплексонометричне титрування
Приклади розв’язання задач
Приклад 1. Наважку сплаву, що містить цинк та мідь, масою 0,8512 г розчинено й об’єм розчину доведено до 100 мл. При визначенні сумарної кількос
ЕЛЕКТРОХІМІЧНІ МЕТОДИ АНАЛІЗУ
В основі електрохімічних методів лежать процеси на електродах або в міжелектродному просторі при виникненні потенціалу або при пропусканні електричного струму через розчин. Електродний процес – гет
Теоретичні основи потенціометрії
Для вирішення аналітичної задачі потенціометричні вимірювання можна проводити двома способами. Перший спосіб – пряма потенціометрія, полягає в тому, що в досліджуваний розчин занурюють необхідний і
Шпателі, скляні палички.
3. Хід роботи
Наважку зразка (mo), що містить близько 0,1 г заліза, розчиняють при нагріванні у 20 мл концентрованої хлорводневої кислоти. Якщо розчинення неп
Атомна спектроскопія
Атомна спектроскопія– фізичний метод, що грунтується на залежності між складом речовини та випромінюванням чи поглинанням світла у певних умовах. Емісійний спектральний аналіз грун
Атомно-емісійний метод аналізу
Лабораторна робота № 4.1. Визначення калію та натрію в мінеральних водах методом полум'яно-емісійної спектрометрії.
Мета роботи: 1. Визначити масов
Спектрофотометрія
Спектрофотометричні методи аналізу базуються на законі Бугера, який виражають рівнянням
,
де I
Вибрані кінетичні методи аналізу
У багатьох методах аналізу до стану рівноваги доводять хімічні перетворення, за якими аналіт переводять у інші сполуки, що формують вихідний сигнал (масу чи об’єм, випромінюванн
Сутнiсть методики
Щоб визначити мiкрокiлькості альдегідiв, використовують реакцiю окислення п-фенiлендiаміну пероксидом водню, на яку альдегіди дiють як каталiзатори. Схема механізму реакцiї (за нинiшнiми уявленн
Алгоритм методики
2.1. Прилади та реагенти
Фотоелектрокалориметр КФК з мікропроцесором;
Вимiрювальнi колби мiсткiстю 50 мл;
Пiпетки мiсткiстю 2 мл;
Пiпетки з подiлками мiст
Хроматографічні методи аналізу
У таких процесах розділення компонентів, як екстракція, у випадках, коли коефіцієнти розподілу між фазами для різних компонентів мало відрізняються один від одного, відокремити їх у
Біологічні та біохімічні методи аналізу
Біологічні методи аналізу базуються на тому, що для життєдіяльності; росту, розмноження й взагалі нормального функціонування живих істот необхідне середовище певного хімічного складу. При зміні цьо
Новости и инфо для студентов