9 Вопр. Протолитическая теор. К-т и осн. Ионное произведение воды. Сила кислот и осн.

Более полно кислотно–основные свойства веществ объясняются протолитической теорией кислот и оснований, разработанной одновременно Бренстедом и Лоури. По этой теории кислоты рассматриваются как вещества, которые теряют протоны, а основания – как вещества, которые их присоединяют. Другими словами, кислота является донором протона, а основание – его акцентором. Если можно установить переход протона от одного реагента к другому, то тем самым можно распределить между ними роль кислоты и основания. Кислота после потери протона превращается в частицу, которая стремится его принять, т.е. в основание. Такие пары взаимно превращаемых частиц, подобных HF=F -; H3O + =H2O; H2O=OH -; NH4 + =NH3, называются сопряженными кислотами и основаниями. В приведенных примерах первая частица играет роль кислоты, а сопряженная с ней – роль основания. Переход протона от кислоты к основанию объясняется разным сродством к протону у этих веществ. Роль основания выполняет тот реагент, у которого оно выше. В ряду NH3 – H2O – HF сродство к протону уменьшается. Поэтому с аммиаком вода выступает в роли кислоты, а с фтороводородом – в роли основания.

Ионное произведение воды — произведение концентраций ионов водорода Н + и ионов гидроксида OH - в воде или в водных растворах.

Вода, хотя и является слабым электролитом, в небольшой степени диссоциирует: H2O=H + +OH -

Равновесие этой реакции сильно смещено влево. Константу диссоциации воды можно вычислить по формуле: K={H +}{OH -}/{H2O} где: [H +] — концентрация протонов; [OH -] — концентрация гидроксид-ионов; [H2O] — концентрация воды (в молекулярной форме) в воде;

Концентрация воды в воде, учитывая её малую степень диссоциации, величина практически постоянная и составляет (1000 г/л)/(18 г/моль) = 55,56 моль/л.

При 25 °C константа диссоциации воды равна 1,8·10⁻¹⁶моль/л. Уравнение (1) можно переписать как: K{H2O}={H +}{OH -}

Обозначим произведение K·[H2O] = K в= 1,8·10 в ст(−16) моль/л·55,56 моль/л = 10 в ст(−14)моль/л = [H +]·[OH -] (при 25 гр).

Константа Kв, равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов, называется ионным произведением воды. Она является постоянной не только для чистой воды, но также и для разбавленных водных растворов веществ. C повышением температуры диссоциация воды увеличивается, следовательно, растёт и Kв, при понижении температуры — наоборот.

Сила кислот и осн.

Направление смещения кислотно-основного равновесия определятся следующим правилом: Кислотно-основные равновесия смещены в сторону более слабой кислоты и более слабого основания.

Кислота тем сильнее, чем легче она отдает протон, а основание тем сильнее, чем легче оно принимает протон и прочнее его удерживает. Молекула (или ион) слабой кислоты не склонна отдавать протон, а молекула (или ион) слабого основания не склонна его принимать, этим и объясняется смещение равновесия в их сторону. Силу кислот, а также силу оснований можно сравнивать только в одном и том же растворителе Так как кислоты могут реагировать с разными основаниями, то соответствующие равновесия будут смещены в ту или иную сторону в разной степени. Поэтому для сравнения силы разных кислот определяют, насколько легко эти кислоты отдают протоны молекулам растворителя. Аналогично определяется и сила оснований. Сила кислоты – характеристика кислоты, показывающая, насколько легко кислота отдает протоны молекулам данного растворителя. Таким образом, через степень протолиза можно выразить константу кислотности и константу основности основания, поэтому в общем виде K=c исх альфа в квад/1-альфа. Константы кислотности и основности, как правило, определяются экспериментально.

10 вопр расчет pH в растворах сильных и слабых кислот и оснований,

1.Когда слабые к-ты диссоциируют в незначит.степени, то в р-ре наступает равновесие. НА=Н + +А –, Оно опис-ся  Kа={H +}{A -}/{HA}наз-т константой диссоциации и зн-е смотрят в справочнике. pН = 1/2рКa – 1/2lgС(кислоты)

2. сильные к-ты в водн.р-рах дисс-т практич.нацело НА=Н ++А -  концентрация ионов водорода совпадает с общей конц.кислоты в р-ре, рН=-lg[H +]=-lgCк 3. сильные основания (щелочи) дис-т нацело ВОН=В + +ОН - [OH^–] = С(основания)

pH = 14 – lgС(основания)

4. слабые основания-дис-т в незначит.степени и этот процесс опис-ся соответствующей константой, и наз-ся константой диссоциации слаб.основания. ВОН↔В + +ОН - Косн={B +}{OH -}/{BOH} pН = 14 –1/2рКосн +1/2lgС(основания)

11 кривые титрования сильных и сл кислот, осн.

Ордината значение рН, отметить нейтральность 7, абсцисса Vт рра отметить в начале 90, в центре 100-т эквив и в конце 110. 1граф. Титров слаб кислоты сильн основ . 2 гр титрование сил. Вва сильным при равной конц и объеме графики зеркальны, 3граф титрование слабого слабым графы наподобие 2.

12 вопр индикаторы в кислотно-осн титровании.

КО индик- орган кисл или осн, как правило слаб, способные измен окраску в зависимости от рН среды.

Ind+H +=HInd цвет 1 в цвет 2, {H +}= Ka ind{HInd}{Ind}

Чел глаз воспринимает измен окраски в том случае, если конц одной формы Ind будек как минимум в 10 раз больше др формы.

Изменение цвета индикатора можно видеть в том сл, если рН рра будет отлич от рКа Ind на +/- 1 рН как минимум. Фенолфталеин рКа=9, 8-10 измен окраски, Метилоранж рКа=4 3-5 измен окраски

Для удобства в использовании наиб распростр получило значение не рКа Ind, а интервал перехода окраски Ind- это интервал рН в котором инд меняет цвет.

Принцип подбора инд. Необходимо чтоб интервал перехода окрас индик попадал в скачок титрования, желат чтоб переход окраски инд был как можно ближе к знач рН в точке экв.