химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

ить протон, но обычно такие вещества могут присоединять и различные другие катионы, на что указывает М. И. Усанович. Кислотой же, по Бренстеду, может быть вещество, выделяющее протон, тогда как, по Усановичу, кислотой является вещество, выделяющее любой катион, а не только протон, или присоединяющее анион (в том числе и электрон). Так, в реакции

2Na-f-CJ2 2Na+ + 2Cr

хлор является кислотой, так как присоединяет электрон, а натрий— основанием, так как он этот электрон отдает. Рассуждая таким же образом, можно сказать, что образовавшийся ион натрия является кислотой, а ион хлора — основанием.

Следовательно, под формулировку кислотно-основных реакций Усановича подходят реакции солеобразования, окислительно-восстановительные реакции, реакции обмена и т. д. Классификация становится настолько широкой, что охватывает все классы химических'соединений, ибо всякая химическая реакция сопровождается той или иной передачей электронов. М. И. Усанович не выделяет класса кислот и оснований в обычном понимании. Кроме того, уже в самих его исходных определениях имеется известная неясность. Например, натрий дает катион Na+ и электрон, т. е. его можно одинаково отнести как к кислотам, так и к основаниям.

Следовательно, понятия «кислота» и «основание» относительны. Чрезмерная общность классификации Усановича делает ее мало удобной при исследовании кислот и оснований в обычном понимании этих терминов.

§ 7. Протолитическое равновесие

Распад кислоты на протон и сопряженное основание, как и всякая другая реакция, стремится к равновесию. Для распада уксусной кислоты, например

СНзСООН ^± СН3С00" + Н+ константу равновесия можно записать так:

Кснзсоон = 2"*°°" «н*

Величина Кстсоон называется истинной термодинамической константой диссоциации кислоты на свободный протон и основание, или константой кислотности; ее ни в коем случае нельзя смешивать с термодинамической константой равновесия уксусной кислоты с гидроксоннем и основанием.

Основная масса протонов, отдаваемых кислотой, присоединяется к какой-либо другой молекуле, выполняющей функцию основания. Если кислота растворена в воде, то протекает реакция

* Н+ + Н20 = Н30+

в которой Н30+ играет роль кислоты, а Н20 — основания. Истинная термодинамическая константа диссоциации иона Н30+

/С„ „+ « а„+ (XVIII. 34)

Разделив равенство (XVIII, 33) на равенство (XVIII, 34), получим

^снзсоон асн3соо~ан3о+

^нво+ асн3соонан2о

где Ка — константа равновесия реакции

СН3СООН + Н20 5=± СН3СС

(XVIII, 35)

Зная Ка, можно найти термодинамическую константу диссоциации уксусной кислоты в водном растворе /Сд, снзсоон- Эту константу можно определить на основании опытных данных.

Уравнение (XVIII, 35) показывает, что при диссоциации уксусной кислоты протекают два противоположных процесса. С одной стороны, уксусная кислота стремится отдать протон воде, а с другой — ион Н30+ стремится вернуть протон иону СН3СОО~. Константа показывает, во сколько раз первая кислота сильнее второй. Именно это отношение и интересует нас в первую очередь при оценке силы кислот.

Чтобы рассчитывать величины Ка, необходимо располагать значениями истинных термодинамических констант диссоциации различных веществ. Для составления такой сводной таблицы в нашем распоряжении имеется только формула (XVIII, 35). Ее можно использовать лишь в том случае, если известна хотя бы одна истинная термодинамическая константа диссоциации. Поскольку мы не можем найти действительное значение ни одной К, приходится одной из истинных термодинамических констант диссоциации придать некоторое произвольное значение, которое, следовательно, представляет собой произведение истинной термодинамической константы диссоциации на некоторый неизвестный нам множитель. Тогда все другие константы принимают уже вполне определенное значение, правда, не имеющее ничего общего с их действительной величиной, Ибо это значение также равно каждый раз произведению действительной константы К на тот же самый неизвестный нам множитель. Но поскольку мы не задаемся целью определить активность протона, абсолютные значения подлинных термодинамических констант диссоциации не нужны, а на величину отношения неизвестный множитель, входящий и в числитель, и в знаменатель уравнения (XVIII, 35), не влияет.

Это обстоятельство позволяет выбрать в качестве отправной величины истинную термодинамическую константу диссоциации иона Н30+, значение которой очень важно знать при изучении водных растворов. Ради упрощения расчетов полагаем KHs0+ равным 55,5. Подставим это значение константы в уравнение (XVIII, 35):

к,

сн3соон 55,5

аСНзС00"аНз0+

аснвсоонаню

f XVIII. 36^

4 • t

В разбавленных растворах

аН20 — [Щ®] = 55,5 МОЛЬ/л

После сокращения получаем:

Я"сн3соон = КЛг сн3соон = Cq^^ (XVIU,37)

т. е. при выбранном нами значении константы /СНз0+ истинная термодинамическая константа диссоциации уксусной кислоты равна ее термодинамической константе диссоциации. Это, конечно, остается верным и для истинных термодинамических констант диссоциации всех других кислот при рассмотрении их диссоциации в водной среде. В табл. XVIII, 3 приведены константы диссоциации различных соединений, способных отщеплять протон.

Таблица XVIII,3. Истинные термодинамические константы диссоциации в водных растворах при 18 °С (константы кислотной диссоциации)

Кислота Основание к Кислота Основание к

н3о+ H20 55,5 H3B03 н2во; 6 10" -10

И20 OH" 1,33- 10" is NH4+ NH3 4,14 10" 10

H2S HS" 8- 10" 8 Al(H20)f Al(H20)5OH2+ 1,3 10" ?5

HS" HS2- 2-10" 15 Fe(H20)3+ Fe(H^O)5OH2+ 6,3 -10" -3

H2S03 HSOJ 1,7- ID- 2 HCOOH HCOO" 2,1 10" •4

HSO" sof- S' 10" 6 СНзСООН CH3COO" 1,8 10" ?5

H2S04 so2- 2-10" 2 CH2ClCOOH CH2C1C00" 1,4 • 10" 3

H3PO4 H2PO" 7,6-10- 3 CHCl2COOH СНСЬСОО" 5,5 10" .2

H2PO: HPOJ- 5,9-10" 8 COOHCOOH COOHCOO" 5,7 10" 2

HPO^- P043" 3,5-10" 13 COOHCOO" "COOCOO" 6,8 10" 5

H2C03 HC03 4,3-10" -7 CH3NH| CH3NH2 1,6 10" •11

нсоз C05- 4,7- 10" -12 (СН3)2МН+ (CH3)2NH 1,2 10" 11

HCN CN~ 7- 10" .10

Эти константы, как указано выше, численно равны соответствующим термодинамическим константам диссоциации.

Располагая истинными термодинамическими константами диссоциации, можно легко и просто находить константы, характеризующие различные ионные равновесия. Рассмотрим, например, диссоциацию воды, состоящую в том, что одна молекула отдает протон, а другая этот протон присоединяет. Таким образом, вода служит одновременно и кислотой, и основанием:

н2о + н2о = он- + н3о+

В растворе устанавливается равновесие, константа которого равна отношению истинных термодинамических констант диссоциации или, что то же самое, отношению термодинамических констант диссоциации /Сд. Запишем реакции диссоциации воды и диссоциации гидроксония. В обоих случаях диссоциация протекает с участием одной молекулы воды, присоединяющей протон:

Н?0 + Н20 = ОН" + Н30+; Н30+ + Н20 = Н20 + Н30+

Термодинамические константы диссоциации выражаются соответственно уравнениями

_ aQH-flH3Q+ . _ aH2OQH30+ _ ^ /'УЛ/ТТТ Q«\

Кд

страница 122
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
Компьютерная фирма КНС Нева предлагает Intel SSDPEDMD020T401 - доставка по Санкт-Петербургу и онлайн кредит "не выходя из дома" во всех городах северо-запада России!
okvision prima
ортопедическое основание для кровати 160х200 купить
концерт группы княzz в москве 2017

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.07.2017)