Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Кислотность и основность в воде

Самоионизация воды

Вода, даже после многократной перегонки, сохраняет способность проводить электрический ток. Это способность воды обусловлена ее самоионизацией.

2H2OH3O++OH

Термодинамическая константа равновесия имеет вид:



Рисунок 1.

где аотнX=aравнXa0X -- относительная активность частицы X в равновесной системе;

aXравн - абсолютная активность частицы X в равновесной системе;

ax0 - абсолютная активность X в термодинамическом состоянии системы.

Относительная активность воды при равновесии практически равна единице, так как степень протекания реакции очень мала (если за стандарное состояние брать теоретически неионизированную воду.

Коэффициенты активности ионов OH и H3O+ будут близки к единице в читсой воде. Равновесие реакции сильно сдвинуто влево. Относительные активности OH и H3O+ практически равны их молярным концентрациям. Откуда

Ka0Kавто=[H3O+][H]

где [H3O+]и[OH] - молярные концентрации;

Kавто - константа автопрополиза воды, равная 1,001014 моль2/л2 при 25 C.

В чистой воде концентрации [H3O+]и[OH] будут равны, поэтому

[H3O+]=[OH]=1014=107 при 25 C.

Для удобства расчетов концентрацию указывают в виде отрицательного логарифма, обозначаемого как pH:

pH=lg[H3O+]

Показатели pH для чистой воды равны 7, в кислых растворах pH7.

Диссоциация кислоты и константа кислотности

Для кислоты AH диссоциацию можно выразить уравнением:

AH+H2OA+H3O+

В состоянии равновесия относительная плотность воды при переходе от одной кислоты к другой изменяется незначительно, а при бесконечном разбавлении приближается к нулю. Поэтому используется термодинамическая константа кислотности K0a (AH).

«Кислотность и основность в воде» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Найти

Отношение коэффициентов активности одинаково для всех кислот и равно единице, в случае, если процессы протекают в разбавленных растворах.

Тогда в разбавленном водном растворе в качестве меры силы кислоты используют константу кислотности Ka(AH), которую можно определить по формуле:

Ka(AH)=[H3O+][A][AH]

В формуле отображена молярная концентрация частиц при фиксированной температуре (25 C) в состоянии равновесия.

Чем выше константа кислотности, тем выше степень диссоциации, тем сильнее кислота. Для расчетов и характеристики кислотности используют отрицательный логарифм константы кислотности pKa.

pKa(AH)=lgKa(AH)

Чем больше значение у константы кислотности, тем слабее кислота.

Величина константы кислотности равна тому значению pH раствора, при котором кислота будет ионизирована наполовину:

pKa(AH)=pHlg[A][AH]

Величина, характеризующая кислотность молекул воды в водном растворе равна:

Ka=[H3O+][OH][H2O]=Kaавто[H2O]=101455,5

Таким образом, при температуре 25C, pKa(H2O)=15,7. Данная величина характеризует кислотность молекул воды в растворе.

Для гидроксониевого иона pKa(H3O+)=pKавтоpKa=1415,7=1,7.

Величины pKa являются табличными данными. Однако, для кислот с pKa0 данные таблиц будут неточными.

Определить константы кислотности в воде путем прямого измерения концентраций A и AH можно только тогда, когда кислотная диссоциация происходит хоть в какой то степени, даже еле заметной.

Если кислота очень слаба, что практически не диссоциирует, то нельзя точно измерить концентрацию A. Если же, наоборот, кислота настолько сильна, что диссоциирует почти полностью, то невозможно измерить концентрацию AH. В таком случае будут использоваться косвенные методы определения кислотности.

Константа ионизации основания

Для выражения константы диссоциации основания в воде, воспользуемся уравнением:

B+H2OBH++OH

Константа основности равна:

Kb=[BH+][OH][B]

В последнее время при расчетах константами основности практически не пользуются, так как по константе кислотности сопряженной кислоты можно получить всю необходимую информацию об основании BH+.

BH++H2OB+H3O+

Ka(BH+)=[H3O+][B][BH+]

Константа кислотности кислоты будет являться мерой силы:

  • AH или BH+ как доноров протона;
  • A или B как акцепторов протона;
  • сильной кислоте AH или BH+ соответствует слабое сопряженное основание A или B, и тогда величина pKa мала или отрицательна;
  • сильному основанию A или B соответствует слабая кислота AH или BH+ и константа кислотности будет положительна

Непосредственно измерить силу кислот или оснований можно только в узком интервале pKa(BH+). За пределами интервала основность будет определяться косвенными методами. Значения pka(BH+) вне интервала от 2 до 17 будут неточными.

Корреляция между строением и силой кислот

Относительную силу кислот можно предсказать, основываясь на природе центрального атома и строении молекулы кислоты.

Сила бескислородной кислоты HX и H2X (где X -- галоген) тем выше, чем менее прочная связь XH, то есть , чем больше радиус атома X.

В рядах HFHClHBrHI и H2SH2SeH2Te сила кислот увеличивается.

Для кислородсодержащих кислот сила кислот тем выше, чем больше величина m в соединении состава Э(OH)nOm.

Дата последнего обновления статьи: 06.05.2024
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot

Изучаешь тему "Кислотность и основность в воде"? Могу объяснить сложные моменты или помочь составить план для домашнего задания!

AI Assistant