Слайд 2
Водородный показатель рН
Водородный показатель рН - это
отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. рН = - lg[H+].
Аналогично рOН = - lg[OH-]. Логарифмируя ионное произведение воды [H+][OH-] = 10-14, получаем:
pH + pOH = 14
Примеры расчетов
Если [H+] = 10-2M, то рН = 2, рОН = 12, [ОH-]= 10-12M
Если [ОH-] = 10-4M, то [H+]= 10-10M, рН = 10, рОН = 4
Если рН = 8, то [H+]= 10-8M, [ОH-] = 10-6M, рОН = 6
Если рОН = 5, то рН = 9, [H+]= 10-9M, [ОH-] = 10-5M
Слайд 3
Реакция среды
Величина рН характеризует реакцию среды:
Если рН =
7, то [H+] = [ОH-] - нейтральная среда,
Если
рН < 7, то [H+] > [ОH-] - кислая среда
Если рН > 7, то [H+] < [ОH-] - щелочная среда.
рН раствора можно определить с помощью индикаторов (лакмуса, фенолфталеина., метилоранжа и др.), универсальной индикаторной бумаги или с помощью рН-метра.
Слайд 4
Буферные растворы
Буферные растворы - это растворы, имеющие определенную
концентрацию ионов водорода.
рН этих растворов не меняется при
разбавлении и мало меняется при добавлении небольших количеств кислот и щелочей.
Буферные растворы состоят из растворов слабой кислоты и ее соли с сильным основанием или из раствора слабого основания и его соли с сильной кислотой
Слайд 6
Ацетатный буферный раствор
СН3СООН + СН3СООNa
В случае ацетатного буферного
раствора (рК(СН3СООН) = 4,75) его рН будет равна 4,75,
если ссоли = скислоты.
При разбавлении соотношение ссоли/скислоты и рН не будут меняться.
Малое изменение рН при добавлении соляной кислоты к ацетатному буферу обусловлено превращением сильной кислоты (HCl) в слабую (СН3СООН).
При добавлении щелочи, например NaOH, к ацетатному буферу происходит реакция щелочи с уксусной кислотой с образованием ацетата натрия.
Слайд 8
Аммиачный буферный раствор
NH4OH + NH4Cl
В случае аммиачного буферного
раствора имеем рК(NH4OH) = 4,75 и если сосн =
ссоли, то
рН = 14 - 4,75 = 9,25.
При разбавлении соотношение ссоли/скислоты и рН не будут меняться.
Малое изменение рН при добавлении щелочи, например NaOH, к аммиачному буферу обусловлено превращением сильного основания (NaOH) в слабое (NH4OH).
При добавлении кислоты, например НСl, к аммиачному буферу происходит реакция кислоты с NH4OH с образованием хлорида аммония.
Слайд 9
Задача. Как изменится рН при добавлении 1 мл
1М раствора HСl: а) к 100 мл Н2О; б)
к 100 мл буферной смеси, содержащей 0,1 М СН3СООН и 0,1 М СН3СООN
Решение. а) рН воды до прибавления кислоты равен 7. При смешении 1 мл 1М раствора HCl и 100 мл воды объем увеличивается в 100 раз, а концентрация кислоты будет в 100 раз меньше, т.е. [HCl]=10-2М. Поскольку HCl - сильная кислота, то [H+]=10-2М и рН = 2. Таким образом, при добавлении 1 мл 1М раствора HСl к 100 мл воды рН изменяется с 7 до 2, т.е. на 5 единиц.
Слайд 10
Решение б)
рН буферного раствора до прибавления кислоты равен
4,75. При добавлении раствора HCl к буферной смеси пройдет
реакция:
HCl + CH3COONa CH3COOH + NaCl,
в результате которой концентрация CH3COONa уменьшается, а концентрация СН3СООН - увеличивается.
Найдем число моль (n) веществ до реакции.
n(HCl) = 1 моль/л 0,001 л = 0,001 моль.
n(CH3COOH) = n(CH3COONa) = 0,1 моль/л 0,1 =
= 0,01 моль
Слайд 11
Решение б) продолжение
После реакции n(HCl) = 0, n(CH3COOH)
= 0,01 + 0,001 = 0,011 моль, n(CH3COONa) =
0,01 - 0,001 = 0,009 моль. Считая объем неизменным и равным V = 0,1 л, имеем:
с(CH3COOH) = 0,11 М и с(CH3COONa) = 0,09 М. Значения концентраций подставляем в формулу расчета рН: рН = рКкисл + lg(Ссоли/Скисл) =
= 4,75 + lg(0,09/0,11) = 4,75 - 0,09 = 4,66.
Таким образом, при добавлении 1 мл 1М раствора кислоты к 100 мл буферного раствора рН изменяется на 4,75 - 4,66 = 0,09.
Слайд 12
Гидролиз солей
Гидролиз солей - это взаимодействие ионов соли
с водой с образованием слабого электролита.
I. Соль образована сильным
основанием и слабой кислотой:
Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH
2Na+ + CO32- + H2O 2Na+ + HCO3- + OH-
CO32- + H2O HCO3- + OH- pH > 7
По второй ступени гидролиз практически не идет
II. Соль образована слабым основанием и сильной кислотой:
AlCl3 + H2O (AlOH)Cl2 + HCl
Al3+ + 3Cl- + H2O AlOH2+ + 2Cl- +H+ + 3Cl-
Al3+ H2O AlOH2+ + H+ pH < 7.
Слайд 13
Гидролиз солей
III. Соль образована сильным основанием и сильной
кислотой: KNO3 + H2O
K+ + NO3- + H2O
нет гидролиза рН 7.
IV. Соль образована слабым основанием и слабой кислотой. Если соль растворяется в воде, идет частичный гидролиз :
CH3COONH4 + H2O CH3COOH + NH4OH
CH3COO- + NH4+ +H2O CH3COOH + NH4OH pH7
Если соль разлагается водой, идет полный гидролиз:
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S