химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

о считать в первом приближении равной концентрации всей находящейся в растворе уксусной кислоты. С другой стороны, поскольку соль СНзСООЫа является сильным электролитом, концентрацию ионов СН3СОО~ можно считать равной концентрации всей растворенной соли. На основании сказанного получаем

[Н30+] = /ССНзсоон [CHaCOONa] (XVIH' 77)

или

рН = - lg ftCH4COOH - lg [СН3СООН] + lg [CH3COONa] (XVIII, 78)

Таким образом, подбирая различные концентрации или, вернее, отношения концентраций кислоты и соли, можно получить растворы с различными значениями рН (табл. XVIII, 7).

Таблица XVIII, 7. Буфер Вальполя (смеси: 1/5 М уксусная кислота

и 1/5 М ацетат натрия)

рН Концентрация (молярная) рн Концентрация (молярная)

уксусная кислота ацетат натрия

уксусная кислота ацетат натрия

3,0 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6'

При да 0,185 0,176 0,164 0,147 0,126 0,102

ином состг 0,015 0,024 0,033 0,053 0,074 0,098

1ве раство 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6

за значение 0,080 0,059 0,042 0,029 0,019

рН мало . 0,120 0,141 - 0,158 0,171 0,181

зависит от

температуры, поскольку величина функции диссоциации почти не изменяется с температурой.

Рассмотрим количественно на примере буферного раствора СН3СООН -f- CH3COONa, как изменяется рН раствора при добавлении сильной кислоты или сильного основания (&сн3соон ПРИ 25 °С равна 1,752 • 10~5).

При добавлении к рассматриваемому буферному раствору сильной кислоты, например НО, протекает реакция

СН3СОО" + Na+ -f Н30+ + СГ = СН3СООН + Na+ + СГ Н- Н20 (XVIII, 79)

В результате знаменатель правой части уравнения (XVIII, 77) уменьшается, а числитель увеличивается, и рН раствора падает.

Иоиы Na+ и С1~ влияют на значение рН лишь постольку, поскольку они изменяют ионную силу раствора, от которой зависят коэффициенты активности. В точных расчетах это влияние необходимо учитывать.

При добавлении сильного основания, например NaOH, протекает реакция

, СН3СООН + Na+ + ОН" = СН3СОО~ + Na+ + Н20 (XVIII, 80)

и рН соответственно несколько увеличивается.

Допустим, что в л раствора при 25 °С имеется 1 моль СН3СООН и 1 моль CH3CQONa, что отвечает согласно уравнению (XVIII, 78)

рН = - lg *CHSCOOH - lg 1 + lg I = - lg 1.752 • lO"5 = 4,756

Если добавить к раствору 0,9 моль НС1, то в результате реакции (XVIII, 79) концентрации СН3СОО~ изменятся, и рН снизится на 1,278.

рН = 4,756 — lg 1,9 + Ig 0,1 = 4,756 — 0,278 — 1 = 3,478

Если бы раствор был не буферным, то для такого же изменения рН потребовалось бы не 0,9 моль НС1, а только

ш-з,478 _ 10-4,75б ^ о 000з2 + 0,0000175 = 0,00030 моль HQ

Аналогичная картина (только с увеличением рН) наблюдается и при добавлении в раствор сильного основания.

Рассчитывая изменение рН того же исходного раствора, если к нему добавлено лишь 0,1 моль НС1, получаем

рН = 4,756 — Ig 1,1 -f lg 0,9 = 4,668

т. е. рН изменяется приблизительно на 0,1.

Следует обратить внимание на то, что изменение рН зависит не от абсолютного количества добавленной сильной кислоты (или сильного основания), а от отношения

Число молей добавленной НО (или NaQH) в единице объема Число молей исходной CH3COONa (или СН3СООН) в единице объема

Таким образом, буферные свойства раствора непрерывно ослабевают по мере расходования CH3COONa, если добавляется НС1, и по мере расходования СН3СООН, — если добавляется NaOH.

Буферной емкостью называется количество грамм-эквивалентов сильной кислоты (или сильной щелочи), которое надо добавить к раствору, чтобы изменить его рН на единицу.

Рассмотрим раствор, содержащий в \л 0,8г-э/св СН3СООН и 0,2 г-экв CH3COONa; рН такого раствора согласно уравнению (XVIII, 78) равно

рН = - lg АсНзсооН - lg [СНзСООН] + Ig [CH3COONa]

рН = - Ig 1,76 • Ю-5 - Ig 0,8 + Ig 0,2 = 4,152

При добавлении к раствору количества кислоты, отвечающего его буферной емкости, рН должно быть доведено до значения 3,15. При этом величина [СН3СООН] увеличивается, а величина [CH3COONa] на столько же уменьшается. Обозначаем изменение концентрации через х и составляем уравнение

3,152 = - lg 1,76 • 10~5 - lg (0,8 + х) + lg (0,2 - х)

Решая уравнение, находим х = 0,175 г-экв/л.

При определении буферной емкости относительно щелочи составляем аналогичное уравнение, учитывая, что значение рН должно быть доведено до 5,152, и величина [СН3СООН] при этом уменьшается, а величина [CH3COONa] на столько же увеличивается:

5, 152= — Lg 1,76 • 1(Г5 - lg (0,8 - х) + lg ((0,2 -f х)

откуда х «= 0,515 г-экв/л.

Буферные емкости раствора относительно кислоты и щелочи различны, так как не одинаковы концентрации [СН3СООН] и [CH3COONa].

При разбавлении буферного раствора водой отношение аналитических концентраций слабой кислоты и ее соли остается постоянным. Коэффициенты активности могут изменяться по-разному. Однако при разбавлении буферных растворов их рН изменяется незначительно и в ряде случаев этим изменением можно пренебречь. Например, рН смеси одинаковых объемов 1/15 н. раствора Na2HP04 и 1/15 н. раствора NaH2P04 равна 6,81. После разбавления в 5 раз рН — 6,99, при разбавлении в 20 раз — 7,07, в 100 раз — 7,10. Этот пример показывает также, что буферные смеси можно приготовлять не только из кислоты (или основания) и соли, но и из двух солей на разных ступенях диссоциации. Буферные системы, например

Н2СОэ + NaHC03 и Na2HP04 + NaH2P04

имеют большое значение в физиологии живых организмов, так как постоянство рН необходимо для правильного функционирования различных органов.

Буферные смеси широко используются для приготовления эталонных растворов с заданным рН. Эти растворы служат для определения концентрации водородных ионов путем сопоставления окраски индикатора, добавляемого к эталонным растворам и к бесцветным испытуемым растворам. Значение рН эталонных смесей устанавливается методом э. д. с.

В табл. XVIII, 8 приведены некоторые буферные смеси, применяемые для изготовления серий растворов с различными интервалами значений рН. В пределах интервалов рН, указанных в последнем столбце таблицы, изменение окраски индикатора полностью завершается.

§ 13. Измерение активности (концентрации) водородных ионов

Активность водородных нонов, которую в разбавленных растворах можно принять равной концентрации, точнее всего определяется методом э. д. с. Этот метод очень точен н, кроме того, он применим для окрашенных и даже совсем „ непрозрачных растворов. Следует также отметить, что к любому методу определения концентрации водородных ионов предъявляется одно обязательное требование, а именно состав раствора не должен подвергаться изменениям, ибо введение любого реактива так или иначе изменяет рН раствора. Применение индикаторов и метод э. д. с. удовлетворяют этому требованию в достаточной степени, так как при этих способах измерения рН влиянием вводимых реактивов можно пренебречь, поскольку они добавляются в ничтожных количествах.

В тех случаях, когда не требуется большой точности, пользуются колориметрическим методом. Он состоит в приготовлении нескольких серий эталонных буферных растворов. Растворы каждой сер

страница 127
< 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
спортивная экипировка оптом
бу шкаф металлический для раздевалок
frecnbxtcrbt gfytkb
заправка чиллера climaveneta

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
(23.11.2017)