1.2. Курсовая работа «экспериментальное

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТ ИОНИЗАЦИИ

СЛАБЫХ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ»

Экспериментальные курсовые работы требуют от студентов не только знания материала, но и умения самостоятельно проводить опыты, анализировать результаты и делать обобщающие выводы. В рамках предлагаемой курсовой работы студенту предстоит познакомиться с двумя (или тремя) различными методами определения важнейших физико-химических констант.

1.2.1. Определение констант ионизации слабых электролитов методом рН-метрии

В этом методе можно использовать различные индикаторные электроды: хингидронный, стеклянный, водородный. Чаще всего такое определение проводят со стеклянным индикаторным электродом, и хлорсеребряным электродом сравнения, работая на специальном приборе − рН-метре. В этом приборе измеренная компенсационным методом ЭДС электрохимической цепи преобразуется в показания шкалы рН.

Рассмотрим ионизация слабой одноосновной кислоты, протекающую по уравнениям

H₂O + H₂O = H₃O⁺ + OH^ x₁

HA + H₂O = H₃O⁺ + A^ x₂

Балансовые уравнения имеют вид:

;

.

Константа ионизации слабой кислоты находится по уравнению

. (1.35)

.

Этот метод приближенный, в нем не учитывается реакция автопротолиза воды, а также значения средних ионных коэффициентов активности. Как показывают расчеты такое допущение возможно, если исследовать кислоты, константы ионизации которых лежат в диапазоне 1∙10⁻⁴ − 1∙10⁻⁶ ([с]= 1 моль/л).

Тогда уравнение (1.35) можно представить как

. (1.36)

Поскольку кислота слабая, то можно предположить, что концентрация ионов гидроксония гораздо меньше, чем аналитическая концентрация слабой кислоты , тогда уравнение (1.36) преобразуется к виду

. (1.37)

Прологарифмировав уравнение (1.37) и выразив величины в него входящие как функцию рН раствора, получим

. . (1.38)

Уравнение (1.38) линейно в координатах рН − логарифм концентрации кислоты. Свободный член этого уравнения связан с константой ионизации. При экспериментальном определении величины константы ионизации методом рН-метрии необходимо представить экспериментальные данные в виде графической зависимости и по отрезку, отсекаемому на оси ординат определить величину константы ионизации (рис.1.9).

Рис. 1.9

Ионизация слабого основания может быть выражена уравнением

H₂O + H₂O = H₃O⁺ + OH^ x₁

B + H₂O = BH⁺ + OH^ . x₂

Рассуждая аналогично примеру со слабой кислотой, получим для слабого основания зависимость величины рН от логарифма концентрации электролита

. (1.39)

Графическое построение этой зависимости (1.39) позволит определить величину константы ионизации слабого основания (рис. 1.10)

Рис. 1.10