Химия 25-27
Химия. Въпрос номер 25. Йонни реакции. Условия за изместване на йонните равновесия (примери). Продукт на разтворимост.
Йонни реакции—реакции между йони в разтвор. Например реакцията
може да бъде представена в йонна форма (реакцията е обозначена като йони, утайки, газове, вода, слаби киселини и основи, както и слабо разтворими и неразтворими съединения не са етикетирани), например AgCl е неразтворим във вода и не маркира йони:
Ag + + NO 3− + Na + + Cl − = AgCl + Na + + NO 3−
Идентични йони се свиват и се получава редуцирано йонно уравнение. Тъй като взаимодействието е настъпило между Ag+ йони и Cl– йони, изразът
и е йонното уравнение на разглежданата реакция. Той е по-прост от молекулярния и в същото време отразява същността на протичащата реакция.
Условия за изместване на йонните равновесия (примери).
Йонното равновесие, както всяко друго, се измества, когато концентрацията на един от йоните се променя. Например, ако в разтвор на оцетна киселина, дисоцииращ според уравнението
да се въведе всякаква сол на тази киселина и по този начин да се увеличи концентрацията на CH3COO - йони, след това, в съответствие с принципа на Льо Шателие (ако се направи някакво външно въздействие върху системата в равновесие (концентрация, температура, промени в налягането), то благоприятства появата на една от двете противоположни реакции, които отслабват влиянието) равновесието се измества наляво. От това следва, че въвеждането на йони със същото име (т.е. йони, идентични с един от йоните на електролита) в разтвор на слаб електролит намалява степента на дисоциация на този електролит.
По същия начин равновесието се нарушава в случай на слабо разтворим електролит (сол). Например, ако се добави друг към наситен разтвор на калциев сулфат CaSO4, това е добреразтворим сулфат (K2SO4), тогава поради увеличаване на концентрацията на SO4 2– йони, равновесието ще се измести към образуването на кристали (образува се утайка от CaSO4). Този процес ще спре, когато произведението от концентрациите на [Ca2+] и [SO42–] стане равно на произведението на разтворимостта, т.е. се установява ново състояние на равновесие.
Въз основа на разгледаните примери може да се направи следното заключение:реакциите в електролитни разтвори винаги вървят към образуването на най-малко дисоциирани или най-малко разтворими вещества.От това по-специално следва, че силните киселини изместват слабите от разтворите на техните соли:
CH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl
Същността на тази реакция е по-точно отразена от йонно-молекулярното уравнение, където формулите на слабите електролити са записани под формата на молекули, а силните - под формата на йони:
CH3COO – + Na + + H + + Cl – = CH3COOH + Na + + Cl –
или в съкратен вид:
CH3COO - + H + = CH3COOH
Реакциите между силни основи и соли на слаби основи протичат по подобен начин. Например:
Fe 2+ + SO4 2– + 2 Na + + 2 OH – = SO4 2– + 2 Na + + Fe(OH)2
Fe 2+ + 2 OH - \u003d Fe (OH) 2
Продуктът на разтворимостта-продуктът на активността на електролитните йони, съдържащи се в неговия наситен разтвор при постоянна температура. Стойността е постоянна, обозначена като PR.
На практика често се срещат системи, в които утайка и наситен електролитен разтвор са в равновесие. Поради динамичния характер на равновесието, скоростта на процеса на разтваряне на утайката ще съвпадне със скоростта на процеса на обратна кристализация.
Този процес е разнороден, т.е. тече по повърхността на утайката. Следователно равновесната константа на този процес ще се определя само отпродуктът на активността на йоните в разтвора и не зависи от активността на твърдия компонент:
Химия. Въпрос номер 26. Йонно произведение на вода. Водороден индекс. Индикатори.
Йонен продукт на вода (Кв)-продукт на концентрациите на водородни йони H+ и хидроксидни йони OH− във вода или във водни разтвори.
Водата е слаб електролит и се дисоциира в малка степен:
Равновесието на тази реакция е силно изместено наляво. Константата на дисоциация (Kd) на водата може да се изчисли по формулата:
,
[H+] е концентрацията на хидрониеви йони (протони);
[OH−] е концентрацията на хидроксидни йони;
[H2O] е концентрацията на вода (в молекулярна форма) във вода;
Концентрацията на вода във водата, предвид ниската й степен на дисоциация, е практически постоянна и е (1000 g/l)/(18 g/mol) = 55,56 mol/l.
При 25 °C константата на дисоциация на водата е 1,8×10−16 mol/L.
Нека означим произведението K·[H2O] = Kв = 1,8×10−16 mol/l·55,56 mol/l = 10−14mol²/l² = [H+]·[OH−] (при 25 °C).
Константата Kv, равна на произведението на концентрациите на протони и хидроксидни йони, се нарича йонен продукт на водата. Тя е постоянна не само за чиста вода, но и за разредени водни разтвори на вещества. С повишаване на температурата дисоциацията на водата се увеличава, следователно Kw също се увеличава, с намаляване на температурата, обратно.
PH -мярка за активността (в много разредени разтвори е еквивалентна на концентрацията) на водородните йони в разтвор и количественото определяне на неговата киселинност се изчислява като отрицателен (взет с противоположния знак) логаритъм от логаритъма на активността на водородните йони, изразен в молове на литър:
Според теориятаЕлектролитна дисоциация H+ йони са носители на киселинни свойства, а OH- йони са носители на основни свойства. Следователно,разтворът ще бъде неутрален, когато a H + \u003d a OH- \u003d √¯ Kv¯;киселинна, когато H+>a OH- иалкална, когато H+ -7 mol/l). При рН 10 -7 mol/l) реакцията на разтвора е кисела, при рН> 7 (a H + -7 mol / l) реакцията на разтвора е алкална. Стойността на pH 7 съответства на неутрален разтвор само при 295 K (22 C). При промяна на температурата Kv и концентрацията на H + йони в неутрален разтвор се променят.
Индикатори или киселинно-алкални индикатори -вещества, които променят цвета си в определен диапазон на рН стойността на разтвора. Индикатори могат да бъдат слаби органични киселини HInd и основи IndOH, чиито молекули и йони имат различен цвят. Въведени в тестовия разтвор, индикаторите се дисоциират по един от следните механизми:
Химия. Въпрос 27. Хидролиза на соли (примери). степен на хидролиза. Влияние на температурата и концентрацията върху степента на хидролиза.
Солева хидролиза-вид реакции на хидролиза, причинени от йонообменни реакции в разтвори (главно водни) на разтворими електролитни соли. Движещата сила на процеса е взаимодействието на йони с вода, което води до образуването на слаб електролит в йонна или (рядко) молекулярна форма („свързване на йони“).
Правете разлика между обратима и необратима хидролиза на соли:
1. Хидролиза на сол на слаба киселина и силна основа (анионна хидролиза):
(разтворът има леко алкална среда, реакцията протичаобратимо, хидролизата във втория етап протича в незначителна степен)
2. Хидролиза на сол на силна киселина и слаба основа (катионна хидролиза):
Cu 2+ + H2O \u003d CuOH + + H +
(разтворът е леко киселсреда, реакцията протичаобратимо, хидролизата във втория етап протича в незначителна степен)
3. Хидролиза на сол на слаба киселина и слаба основа:
(равновесието се измества към продуктите, хидролизатапротича почти напълно, тъй като и двата реакционни продукта напускат реакционната зона под формата на утайка или газ).
4. Солта на силна киселина и силна основа не се подлага на хидролиза и разтворът е неутрален.
Степен на хидролиза -съотношението на частта от солта, подложена на хидролиза, към общата концентрация на нейните йони в разтвора (индикатор за дълбочината на хидролиза). Означава се с β.
където chydr е концентрацията на хидролизирани молекули, ctot е първоначалната концентрация на разтворени електролитни молекули.
Степента на хидролиза обикновено е ниска. Причината за такава ниска степен на хидролиза се крие във факта, че един от участниците в реакцията, водата, е много слаб електролит. Следователно равновесното положение на реакцията на хидролиза е силно изместено към изходните материали.Степента на хидролиза се увеличава с повишаване на температурата, тъй като хидролизата е ендотермичен процес.
Влияние на температурата и концентрацията върху степента на хидролиза.
Тъй като реакцията на неутрализация е екзотермична реакция, хидролизата, която е противоположен процес, е ендотермична. Следователно, в съответствие с принципа на Le Chatelier, повишаването на температурата предизвиква увеличаване на хидролизата.
В съответствие със същия принцип, процесът на хидролиза е по-пълен, когато разтворът се разрежда, тъй като концентрацията на вода се увеличава.