химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

ует подставить

ИН 1 Н В

в уравнение (XVIII, 68) значения а,,п и аТ1Т. , найденные из равенства (XVIII, 65) и (XVIII, 67), и разделять числитель и знаменатель правой части на а _. В результате получим

КЛИН = —к 2к К 69>

Из уравнения (XVIII, 68) находим

AHBJ ~Ь AHBJJ

«» = *

Н В Д AR _ + А

нн BJ ВП

Если иоииая сила мала, то активности можно заменить концентрациями:

[Н30+] = АНН ^B'J + [НВ^ (XVIII, 70)

1вГ] + [ВП]

где АЙН — так называемая константа индикатора.

Чтобы вещество могло служить хорошим индикатором, в недиссоцнирован-ном состоянии должна преобладать форма I, а в диссоциированном— форма II, нли наоборот. Допустим, что [В7[]>*[В7]. Это значит, что приближенная константа таутомерии

Гвг,]

достаточно велика. При этом согласно заданному условию [HBI] должно быть гораздо больше [НВЦ]. Чтобы установить, когда это возможно, разделим равенство (XVIII, 67) на равенство (XVIII, 65), заменив активности концентрациями и константы диссоциации функциями диссоциации. Тогда

.*П _ [НЗОЦВГ^НВ,] _ [НВ,]

*, [нвп][н3о+][в7] в [нвп]

Отношение [HBI]/[HBU] может быть достаточно большим, если ku/ki значительно больше кв, которое, как уже было сказано, само должно быть достаточно велико. Это значит, что таутомерная форма НВц должна быть гораздо более сильной кислотой, чем форма HBI.

Совершенно так же находим, что при более сильной кислоте HBI в диссоциированном состоянии должно преобладать основание В7. Таким образом, если окрашенная форма является более сильной кислотой, то она почти полностью диссоциирована; по мере добавления в раствор кислоты диссоциация подавляется, но в недиссоциированной кислоте равновесие заметно смещено в сторону бесцветной формы НВт, так как эта кислота более слабая. Таким образом, для хорошего индикатора отношение количества диссоциированных молекул к недис-социнрованным практически равно отношению концентраций двух различно окрашенных форм, а потому согласно уравнению (XVIII, 70)

нцентрация диссоциированного индикатора

~ Г И 0+1 k К°ни-ентРАЦИЯ недиссоциированного индикатора

ан3о+ ~ I з J ин Ко

или

А +»[НО+1 = * (XVIII, 71)

н3о+ 1 з J ин a \ . /

Уравнение (XVIII, 71) показывает, что соотношение между концентрациями диссоциированной И недиссоцнированной частей индикатора, а следовательно, И окраска раствора зависят от активности или соответственно от концентрации водородных ионов в растворе.

Не все индикаторы в нерастворенном состоянии являются кислотами. Если индикатор, вводимый в раствор, является основанием, то при взаимодействии его с водой образуется сопряженная кислота И к полученной системе применимы все приведенные выше расчеты.

Опытным путем установлено, что окраска недиссоциированиой формы начинает заметно изменяться, когда в диссоциированную форму перешло около 9% индикатора, т. е. когда а = 0,09. Согласно уравнению (XVIII, 71) имеем

[Н30+] = К

т 0,09 ' рН= — pkm + I;

рН = р?ин — 1

0,91 0,09

(XVIII, 72)

где P&UH по аналогии с рН означает —lgkan.

Соответственно глаз перестает замечать примесь цвета исходной формы, когда степень диссоциации достигает 91%. Повторив предыдущий расчет при А = 0,91, получим

рН = р?ин+ I (XVIII, 73)

Когда индикатор диссоциирован на 50%

[Н30+] = /е1Ш~|^;

рН = pk

IT II

(XVIII, 74)

Равенства (XVIII, 72), (XVIII, 73) и (XVIII, 74) показывают, что перемена окраски происходит в пределах двух единиц рН, от рН = р?Ин—1 до

100

^80 %

§ 60

<5 20

рН = Р&ИН+ 1, причем в средине.этого интервала рН = —Ig&HH. На рис. XVIII, 3 приведена кривая изменения интенсивности окраски при титровании кислого раствора щелочью в присутствии фенолфталеина. Точки а и Ь соответствуют моментам, когда глаз начинает и перестает замечать изменение окраски. Сама кривая получена с помощью спектрофотометра, который, конечно, гораздо чувствительнее человеческого глаза. Функция диссоциации индикатора может быть определена различными способами.

О

1. Если индикатор диссоциирует но очень

слабо, то по электропроводности растворов различных концентраций можно найти соответствующие степени диссоциации а и рассчитать функцию

диссоциации.

Рис. XVIII, 3. Зависимость окраски фенолфталеина от рН раствора.

2. Если индикатор дает различную окраску в

кислой и щелочной средах, то можно приготовить два раствора в двух кюветах, расстояния

между плоскопараллельными стенками которых

одинаковы и один из растворов настолько кислый, а другой настолько щелочной, что индикатор в них не дает промежуточной окраски. Концентрация индикатора в обоих

растворах должна быть одинакова. Наложив оба окрашенных слоя один на

другой, рассматривают их в проходящем свете и наблюдаемую окраску сопоставляют с окраской ряда растворов с различными рН. Толщина слоя этих растворов должна быть такой же, как и толщина слоя каждого из двух эталонных

растворов. Так как эта толщина составляет половину общей толщины кислого

и щелочного растворов, то в сопоставляемый раствор необходимо добавлять удвоенное количество индикатора. В растворе, окраска которого будет совпадать с окраской двухслойного эталона, индикатор диссоциирован на 50% н, следовательно, р&ин = рН этого раствора. Подобным методом можно найти лишь функцию диссоциации индикатора, так как метод основан иа предположении, что одна окрашенная форма полностью диссоциирована, а другая — полиостью недиссоцнирована.

§ 12. Буферные растворы

Буферными называются растворы, обладающие определенным рН и способные поддерживать это значение рН почти постоянным при введении в раствор сильной кислоты или сильного основания. Эта способность, называемая буферным действием, проявляется в зависимости от состава раствора. Величина буферного действия, называемая буферной емкостью, измеряется количеством сильного основания или кислоты, которые необходимо добавить, чтобы изменить рН раствора на единицу.

Буферные растворы обычно состоят из слабой кислоты и сопряженного с ней основания, например из уксусной кислоты и соли уксусной кислоты и сильного основания. Подобные соли хорошо диссоциируют, и, следовательно, в растворе имеется сопряженная пара

СН3СООН и СН3СОСГ

действие которой состоит в том, что при добавлении сильной кислоты протоны, отдаваемые последней, связываются основанием СН3СОО~, а при введении сильного основания уксусная кислота отдает ему свои протоны, и, таким образом, в обоих случаях концентрация водородных ионов изменяется незначительно.

Количественная связь между значением рН и активностями или, в случае разбавленных растворов, концентрациями растворенных веществ находится из выражения для функции диссоциации:

*СН,СООН = rru гпАт J (XVIII, 75)

Найдем концентрацию водородных ионов

[Н30+] = /ССНзсоон Г[сн1соо~] (XVIII, 76)

Если к раствору слабой кислоты добавлена соль этой кислоты и сильного основания, которая хорошо диссоциирует на ионы, то диссоциация* кислоты подавляется и концентрацию молекул СНзСООН можн

страница 126
< 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
L55P2US
размеры селезенки на узи в норме
концерт алексеева в москве 2018
кровать 160 200 интернет магазин москва

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
(16.12.2017)