Презентация "Теоретические основы аналитической химии" – проект, доклад

Теоретические основы аналитической химии Химическое равновесие в гомогенной системе

Henri Le Châtelier (1850 - 1936)

Закон действующих масс, закон Гульдберга-Вааге, 1884 г.

Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшается

Скорость химической реакции и химическое равновесие

Скоростью химической реакции называется изменение концентрации веществ в ходе реакции в единицу времени: Кинетическое уравнение реакции: V = к∙[A]·[B] – выражение ЗДМ Для обратимой реакции A + B ↔ C + D в соответствии с ЗДМ Тогда в момент равновесия Концентрационная константа равновесия

Основные положения теории растворов электролитов.

Процесс электролитической диссоциации изображают химическими уравнениями, например: Степень электролитической диссоциации По способности к диссоциации электролиты разделяют на 3 группы: 1. сильные электролиты (α = 1) 2. слабые электролиты (α

Константа диссоциации слабого электролита

Константа равновесия, отвечающая диссоциации слабого электролита, называется константой диссоциации

Закон разбавления Оствальда

При разбавлении степень диссоциации увеличивается

– активность данного иона

– коэффициент активности иона

Ионная сила раствора

Кислотно-основные равновесия в водных растворах

В соответствие с протолитической теорией Бренстеда и Лоури все частицы, способные при ионизации отщеплять протон, называются кислотами, все частицы, способные присоединять протон – основаниями. Кислоты HCN (к) ↔ H+ + CN- (осн) HS- (к) ↔ H+ + S2- (осн) Основания CN- (осн) + H+ ↔ HCN (к) NН3 (осн) + H+ ↔ NH4+ (к) Такие кислоты и основания, находящиеся в кислотно-основном равновесии, называются сопряженными, то есть HCN и CN- - сопряженные кислота и основание, аммиак и ион аммония – сопряженные основание и кислота. Амфолит (амфотерное вещество) НСО3- ↔ Н+ + СО32- НСО3- + Н+ ↔ Н2СО3

Согласно современным представлениям в воде осуществляется протолитическое равновесие – автопротолиз воды: Н2О + Н2О ↔ Н3О+ + ОН- или упрощенно: Н2О ↔ Н+ + ОН- Концентрационная константа диссоциации При температуре 298 K (250С) значение , а молярная концентрация воды в чистой воде Величина KW называется константа автопротолиза воды или ионное произведение воды. При повышении температуры степень ионизации воды увеличивается и значение константы автопротолиза растет.

pH = 7, нейтральная среда

pH pH > 7, щелочная среда

Для контроля за кислотностью среды при проведении химических реакций используют кислотно-основные индикаторы Каждый индикатор характеризуется интервалом перехода окраски (ИПО), который зависит от природы индикатора, и представляет собой область рН, в которой происходит изменение окраски индикатора.

ИПО для некоторых индикаторов

Действие одноименнных ионов

Степень диссоциации слабого электролита понижается при введении в раствор какого-либо сильного электролита, содержащего одноименный с ним ион. Свойства некоторых растворов сохранять практически постоянную концентрацию ионов водорода при добавлении небольших количеств кислоты, щелочи, а также при разбавлении, называют буферным действием, а растворы, которые обладают таким свойством – буферными растворами. ацетатный буферный раствор – смесь уксусной кислоты и ацетата натрия , аммонийный буферный раствор – смесь аммиака и хлорида аммония.

Буферные растворы

Количественной характеристикой способности буферного раствора поддерживать заданную величину pH является буферная емкость, под которой понимают количество молей сильной кислоты или сильного основания, прибавление которого к 1 л буферного раствора изменяет его pH на единицу. Протолитические равновесия в растворах солей (гидролиз солей). Гидролиз солей – это взаимодействие ионов растворенной соли с молекулами воды (ионами Н+ и ОН-, возникающими при диссоциации воды Н2О ↔ Н+ + ОН-), в результате которого образуются малодиссоциированные соединения (слабые кислоты и слабые основания). Реакция гидролиза процесс обратимый и в растворе устанавливается химическое равновесие между продуктами реакции и исходным соединением, которое характеризуется соответствующей константой равновесия – константой гидролиза Kh.

Гидролиз солей

Количественно гидролиз характеризуется степенью гидролиза h, которая равна отношению числа прогидролизровавшихся частиц nгидр к общему числу исходных ионов nисх и численно выражается в долях единицы или процентах(%): Степень гидролиза увеличивается с уменьшением концентрации гидролизующейся соли (разбавлением) и с ростом температуры (нагревание). Гидролизу в водных растворах подвергаются соли, содержащие катионы слабых оснований и анионы слабых кислот. 1. Гидролиз солей, содержащих катион сильного основания и анион слабой одноосновной кислоты (МА). Такие соли нацело диссоциируют в водном растворе с образованием катиона сильного основания М+ и аниона слабой кислоты А-: МА → М+ + А- Анион слабой кислоты гидролизуется по уравнению: А- + Н2О ↔ НА + ОН- (pH > 7)

При этом, чем слабее образующаяся в результате гидролиза кислота (меньше Ka), тем более сильным основанием является анион этой кислоты и тем в большей степени идет гидролиз. НСООK, СН3СООNa, KNO2, NaF, LiClO, KCN, С6Н5ОNa 2. Гидролиз солей, содержащих катион слабого однокислотного основания и анион сильной кислоты (ВХ). Такие соли нацело диссоциируют в водном растворе с образованием катиона слабого основания В+ и аниона сильной кислоты Х-: ВХ → В+ + Х- Катион слабого основания гидролизуется по уравнению: В+ + Н2О ↔ ВОН + Н+ (pH

3. Гидролиз солей, содержащих катион слабого однокислотного основания и анион слабой одноосновной кислоты (ВА). Гидролиз такого типа солей происходит с участием обоих ионов, входящих в состав соли: В+ + А- + Н2О ↔ ВОН + НА NH4CN, NH4ClO, AgNO2, CH3COONH4, C6H5NH3F и др. 4. Гидролиз солей, содержащих катион сильного однокислотного основания и анион слабой многоосновной кислоты (МnА). Соли М2А нацело диссоциируют в водном растворе с образованием катиона сильного основания М+ и аниона слабой двухосновной кислоты А2-, который гидролизуется ступенчато по уравнениям: А2- + Н2О ↔ НА- + ОН- (I ступень) НА- + Н2О ↔ Н2А + ОН- (II ступень) pH > 7

Так как Kа1 > Ka2, то Kh1 > Kh2 Na2S, K2CO3, Na2SO3, Na2C2O4 K3PO4, Na3AsO4, Na3SbO3

Произведение растворимости

Гетерогенная (неоднородная) система – это система, состоящая из нескольких гомогенных фаз, разделенных между собой поверхностью раздела. Равновесие, устанавливающееся в гетерогенной системе на границе раздела фаз, называется гетерогенным равновесием. Гетерогенная система «осадок – раствор» BaSO4 (т) ↔ Ba2+ + SO42- (р) Концентрация вещества в насыщенном растворе называется растворимостью. Растворимость является количественной характеристикой способности вещества растворяться. Различают молярную и массовую растворимость вещества. Молярная растворимость вещества (S, моль/л) – это количество растворенного вещества, содержащееся в одном литре его насыщенного раствора: Массовая растворимость вещества (Т, г/л) – это масса растворенного вещества, содержащаяся в одном литре его насыщенного раствора:

Правило произведения растворимости: произведение активностей ионов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, в насыщенном растворе малорастворимого электролита есть величина постоянная для данного растворителя, температуры, давления.

- термодинамическое произведение растворимости (ПР)

- концентрационное произведение растворимости (ПР)

Растворимость зависит 1. от природы малорастворимого соединения, 2. природы растворителя, 3. температуры, 4. давления, 5. присутствия в растворе других электролитов (как имеющих, так и не имеющих одноименные ионы с данным малорастворимым соединением), 6. а также различных веществ, вступающих с ионами осадка в реакции нейтрализации, комплексообразования и другие химические реакции.

Произведение растворимости является одной из основных характеристик малорастворимых электролитов и по значению ПР: 1. можно рассчитать условия осаждения; 2. определить растворимость данного осадка в данных условиях; 3. выяснить какой осадок будет выпадать первым. Из всего сказанного вытекают два следствия: I. а) Если произведение концентрации ионов (ИП) меньше величины произведения растворимости (ПР), то раствор ненасыщен относительно данного труднорастворимого соединения и осадок не образуется; б) если произведение концентрации ионов (ИП) равно произведению растворимости (ПР), то раствор насыщен относительно данного труднорастворимого соединения; в растворе наступает подвижное равновесие и осадок не выпадает; в) Если произведение концентрации ионов (ИП) больше произведения растворимости (ПР), то раствор пересыщен относительно данного труднорастворимого соединения и осадок образуется. Осадок выделяется до тех пор, пока не будет достигнута величина ПР. II. Из двух труднорастворимых соединений в первую очередь выпадет в осадок тот, чье произведение растворимости (ПР) будет наименьшим.