Кислотно-основное равновесие в водных растворах.
1.Какие ионы образуются при диссоциации воды? напишите выражение для константы диссоциации воды?
Электролитическая диссоциация, т.е. распад молекул на заряженные частицы называемые ионами. При распаде одной молекулы воды образуется два иона; катион (положительно заряженный ион) водорода и анион (отрицательно заряженный ион) гидроксид:
H2O = H+ + OH−
2. Что является ионным произведением воды? Каково численное значение ионного произведения воды при 20 С?
Ионное произведение воды - произведение концентраций ионов водорода Н+ и ионов гидроксида OH− в воде или в водных растворах, константа автопротолиза воды.
Константу диссоциации воды можно записать:
В чистой воде концентрации ионов водорода и гидроксида очень малы и вместо активностей можно использовать аналитические концентрации. Диссоциация практически не влияет на концентрацию воды, поэтому
Эта величина носит название ионное произведение воды.
3. Изменится ли ионное произведение воды при добавлении к ней кислоты, щелочи или соли?
Если в водном растворе содержится кислота или щелочь, то при этом соответственно резко изменяются,концентрации водородных и гидроксильных ионов, но ионное произведение воды остается величиной постоянной при условии неизменяемости температуры.
4. являются ли концентрации ионов Н+ и ОН- в водных растворах сопряженными величинами?
Концентрации водородных и гидроксильных ионов являются величинами сопряженными, Михаэлис предложил обозначать концентрацию водородных и гидроксильных ионов чер-гз концентрацию водородных ионов единым символом - водородным числом. Водородное число [ Н - ], следовательно, является символом, обозначающим концентрацию водородных ионов в кислой, нейтральной и щелочной среде.
5.Что понимают под термином кислая, нейтральная и щелочная среда? Какие значения принимают рН в кислой, нейтральной и щелочной средах?
Водоро́дный показа́тель, pH — мера активности ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр:
Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания — наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда [H+] > [OH−] говорят, что раствор является кислым, а при [OH−] > [H+] — щелочным
Так как при 25 °C (стандартных условиях)[H+] · [OH−] = 10−14, то понятно, что при этой температуре pH + pOH = 14.
Так как в кислых растворах [H+] > 10−7, то у кислых растворов pH < 7, аналогично, у щелочных растворов pH > 7, pH нейтральных растворов равен 7
6. Что такое активная, потенциальная и общая кислотность?
Кислотность. Способность почвы подкислять почвенный раствор обусловлена наличием в почве кислот, гидролитически кислых солей, а также поглощенных ионов водорода и алюминия.
Кислотность почвы вызывается ионами водорода. В зависимости от того, в каком состоянии ионы водорода находятся в почве, кислотность может быть активной (актуальной) и потенциальной.
Активная (актуальная) кислотность зависит от концентрации свободных ионов водорода в почвенном растворе. Их источником являются органические кислоты, образующиеся при разложении растительных остатков, и угольная кислота, появляющаяся в почве при растворении диоксида углерода в воде.
Активную кислотность в почве могут обусловливать и некоторые минеральные гидролитические кислые соли алюминия и железа. Это связано с тем, что соли слабых оснований и сильных кислот, в водных растворах при гидролизе расщепляются с образованием кислоты. Например, хлорид алюминия при взаимодействии с водой (гидролиз) расщепляется с образованием соляной кислоты, которая создает кислую реакцию раствора:
AlCl3 + 3H2O = Al(OH)3 + 3HCl
Такая реакция может происходить только в почвах, не насыщенных основаниями. А в почвах, насыщенных основаниями, активной кислотности нет. Кислую реакцию имеют подзолистые, дерново-подзолистые и болотные почвы, нейтральную – черноземы, щелочную – каштановые почвы, сероземы и солонцы.
Для определения активной кислотности почву заливают дистиллированной водой (5 частей воды на 1 часть почвы), взбалтывают, фильтруют и в полученном растворе с помощью индикатора или pH-метра определяют рН.
Потенциальная кислотность подразделяется на обменную и гидролическую. Она обусловлена содержанием ионов водорода и алюминия, находящихся в поглощенном состоянии.
^ Обменная кислотность обусловлена содержанием поглощенных ионов водорода, которые могут быть вытеснены из ППК раствором нейтральной соли KCl. При обработке почвы 1н. раствором KCl ионы калия замещают ионы водорода и занимают их место в ППК. Перешедшие в раствор ионы водорода соединяются с оставшимися в нем ионами хлора, образуя соляную кислоту:
Появившуюся в почвенном растворе соляную кислоту можно определить с помощью индикатора или рН-метра.
7. Как определяют водородный и гидроксильный показатели? Какова взаимность рН и рОН?
Водоро́дный показа́тель, pH — мера активности ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр:
Реакцию среды можно охарактеризовать и гидроксильным показателем, т.е. отрицательным десятичным логарифмом активности (концентрации) гидроксид-ионов:
рOН = - lg[OH-]
8. Что определяют собой шкала значений рН? Указать значения рН в нейтральной, кислой и щелочной средах.
Измерение pH — это определение концентрации ионов водорода Н+ в растворе. Шкала pH используется для измерения кислотности или щелочности раствора от 0 до 14. У нейтрального раствора pH = 7.
Если pH > 7, раствор является основным или щелочным; если pH < 7 — кислотным. Чем меньше pH по сравнению с 7, тем более кислым является раствор. Одна единица по шкале pH представляет собой десятикратное изменение кислотности.
9. Каковы значения рН важнейших биологических жидкостей (кровь, желудочный сок, моча, пот, слюна)?
У человека показатель кислотности pH крови должен находиться в норме в пределах 7,35-7,47 (т.е. в щелочной среде). Если pH меньше 6,8 (очень кислая кровь, сильнейший ацидоз)
Желудочный сок имеет кислую реакцию (рН 0,8—1,5) вследствие высокого содержания в нем хлористоводородной (соляной) кислоты (0,3—0,5 %).
В нормальных условиях рН мочи находится в пределах от 5 до 6, но колебания могут составлять от 4,5 до 8 единиц. Если рН мочи постоянно остается ниже 5,5 единиц, такое состояние называется ацидурией; это наблюдается при преобладании в рационе мясной пищи. Одновременно с этим повышается экскреция мочевой кислоты.
слюна (6,2-7,4)
рН пота выделяемого эккринными железами, колеблется в пределах 3,8 - 5,6; рН пота апокринных желез - в пределах 6,2 - 6,9. Наиболее кислым является пот, выделяемый при гипергидрозе; однако после длительного потоотделения активная реакция его постепенно приближается к нейтральной