1.3. Розчини електролітів. РН розчинів. Буферні системи

Однією з важливих характеристик розчинів є їх кислотність (молярна концентрація іонів водню у розчині). Як відомо, вона пов’язана з концентрацією гідроксильних іонів співвідношенням, яке називається «іонний добуток води». [H⁺]*[H^-]=10^-14

Щоб не користуватися у розрахунках малими значеннями концентрації іонів Н⁺, можна характеризувати кислотність розчину значенням рН (водневим показником):

рН=-lg[H⁺].

Аналогічно вираз

рОН =-lg[ОH^-]

названо гідроксильним показником:

рН+рОН=14

Для визначення рН розчину необхідно знайти молярну концентрацію іонів водню у розчині і підставити її до рівняння

рН=-lg[H⁺].

Для сильних кислот у розведених розчинах концентрацію іонів водню можна вважати рівною еквівалентній концентрації самої кислоти.

Рівновага реакції дисоціації слабких кислот сильно зміщено в бік вихідної кислоти. Тому, щоб визначити концентрацію іонів водню у розчині, необхідно знати не тільки вихідну концентрацію кислоти, але і ступінь її дисоціації(L), або пов’язану з нею константу дисоціації кислоти (К).

[H⁺]=Lc_k

Буферна ємкість залежить від концентрації компонентів буферного розчина: чим вона більше, тим ефективніша буферна дія. Кожний буферний розчин може підтримувати постійність рН тільки у визначених межах кислотності середовища. Значення рН буферного розчина залежить від природи його кислого компоненту(константи дисоціації слабкої кислоти) і співвідношення концентрації кислоти та солі у розчині. рН буферного розчина визначається за рівнянням:

Якщо буферний розчин готують змішуванням розчинів слабкої кислоти (об’єм V_k, еквівалентна концентрація С_к), та її солі (об’єм V_с, еквівалентна концентрація С_с, то рН такого розчину дорівнює:

Тема 2. Колоїдна хімія

2.1. Будова міцели

Елементарна колоїдна часточка – міцела – має у своєму складі нерозчинне у даному дисперсійному середовищі ядро. Ядро складається з диспергійованої речовини і представляє собою мікрокристал або агрегат із багатьох мікрокристалів. Поверхня ядра має запас вільної енергії і вибірково адсорбує іони з навколишнього середовища.

На поверхні твердої речовини переважно адсорбуються іони, здатні добудовувати його кристалічну решітку або ті, які утворюють з іонами, що входять до складу кристалічної решітки, найбільш складно розчинні сполуки.

Іони, що утворюють цей заряд, називаються потенціало-визначаючими. Після виникнення заряду агрегат починає притягувати протиіони (іони з протилежним знаком) із розчину, при цьому утворюється подвійний електричний шар. Деяка частина протиіонів дуже міцно притягується до агрегату, утворюючи адсорбційний шар протиіонів. Агрегат разом з адсорбованим шаром називають часткою або гранулою. Таким чином, частка (гранула) характеризується подвійним електричним шаром, який утворюється з потенціаловизначаючих іонів і протиіонів. Протиіони, які не входять до подвійного електричного шару і знаходяться на більш далекій відстані від ядра, утворюють дифузний шар протиіонів.

У цілому міцела електронейтральна, і тому кількість іонів, що входять до дифузного шару (х), визначається з умови електронейтральності міцели. Тобто проти іони дифузного шару нейтралізують вільний заряд гранули.

ЗАДАЧІ

1. Приготувати 0,9% розчин NaCl водний

2. Приготувати 0,5% розчин NaCl водний

3. Приготувати 1,0% розчин CuSO₄*5Н₂О

4. Приготувати 10% розчин хлоридної кислоти з концентрованої з ρ=1,16г/см³. Приймаємо до уваги, що концентрація хлоридної кислоти 37,1%.

5. Приготувати 1% розчин хлоридної кислоти з концентрованої з ρ=1,16г/см³. Приймаємо до уваги, що концентрація хлоридної кислоти 37,1%.

6. Приготувати 1% розчин фенолфталеїну на етиловому спирті з ρ=0,81г/см³.

7. Приготувати 0,5% розчин фенолфталеїну на етиловому спирті з ρ=0,81г/см³

8. Приготувати 0,2% розчин триолеїну з ρ=0,91г/см³. Розчинник – ізопропіловий спирт з ρ=0,79г/см³

9. Приготувати 0,5% розчин триолеїну з ρ=0,91г/см³. Розчинник – ізопропіловий спирт з ρ=0,79г/см³

10. Чи будуть ізотонічними при t=20°С розчини, які вміщують в 1 л води

а) 1,81 г глюкози;

б) 0,92 г гліцерину?

11. Який із вказаних розчинів гіпотонічний за відношенням до іншого, якщо у 100 г води міститься

а) 1,8 г глюкози;

б) 1,7 г сахарози при однаковій температурі?

12. Розчин 0,53 г невідомої речовини у 100мл оцтової кислоти кристалізується при температурі 16,51°С. Визначити молекулярну масу речовини. К=3,90, ρ_ρ СН₃СООН =1,05 г/см³, температура замерзання СН₃СООН = 16,64°С.

13. Розрахувати тиск насиченої пари 4% водного розчину гліцерину при кімнатній температурі. Гліцерин є умовно нелеткий при кімнатній температурі, тиск насиченого пари води при кімнатній температурі Р₀=2,63кПа, молярна маса гліцерину (Мх) С₃Н₈О₃=92 г/моль, молярна маса води (Мр) Н₂О = 18 г/моль.

14. Розрахувати при 100°С тиск пари розчину NaCl з концентрацією 0,01 масової долі (1%). Ступінь дисоціації солі у розчині =1. Тиск насиченої пари чистого розчинника при 100°С =101000 Па

15. Розчин, що містить 10 г деякої речовини у 150 г діетилового ефіру кипить при t=35°С. Визначити молярну масу розчиненої речовини, якщо t кипіння ефіру =34,5°С, Е=0,52 град/моль

16. Скільки грамів глюкози необхідно розчинити у 500 мл 0,5% розчину NaCl, приймаючи щільність розчину і ступінь дисоціації NaCl =1, щоб приготувати розчин, ізотонічний крові, депресія якої Δt =0,56.

17. Чому дорівнює осмотична концентрація крові жаби, якщо t замерзання крові=-0,41°С.

18. Розрахувати, при якій температурі повинен кристалізуватися розчин, що має у 250 г води 54 г. глюкози.

19. Вирахувати осмотичний тиск крові при 37°С, якщо t_з=-0,56°С.

20. Визначити депресію розчину неелектроліту, якщо його осмотичний тиск при 0°С=4,92 атм

21. Зниження температури замерзання розчину неелектроліту, який має 29,5 г речовини у 100 г води, дорівнює 1,6°. Визначити молекулярну масу речовини.

22. Визначити зниження температури замерзання крові, якщо осмотичний тиск при 37°С дорівнює 7,63 атм.

23. При 20°С осмотичний тиск деякого водного розчину дорівнює 1,2кПа. Вирахувати Росм розчину при 0°С.

24. Розчин сахарози при t=0°С має осмотичний тиск 3,5 атм. Скільки грамів сахарози знаходиться в 1л Н₂О.

25. При концентрації водневих іонів 5*10^-6 моль/л інсулін знаходиться в ізоелектричному стані. До якого полюсу при електрофорезі рухається інсулін у 0,1н НСl.

26. Скільки мл 0,01М NaOH треба додати до 10мл 0,005 М CН₃COOH, щоб концентрація водневих іонів у суміші стала 1,75*10^-5 моль/л? К_CН3COOH =1,75*10^-5

27. Чому дорівнює концентрація іонів гідроксилу, якщо рН=8,8.

28. Чому дорівнює рН розчину, якщо концентрація іонів гідроксилу =5*10^-12.

29. Чому дорівнює ІЕТ ферменту рибонуклеази, якщо при електрофорезі в амонійному буферному розчині, виготовленому з 63,3 мл 0,1М NH₄Cl і 100 мл 0,1 М NH₄ОН (Косн. = 1,8*10^-5), білок не рухається до жодного з полюсів.

30. Обчислити рН буферного розчину, який складається з 6,0 мл розчину CН₃COOH з молярною концентрацією еквіваленту 0,1моль/л та 4,0 мл розчину CН₃CONa. Константа електролітичної дисоціації оцтової кислоти =1,85 *10^-5.

31. Визначити рН розчину, в 1л якого міститься 4,9г H₂SO₄.

32. Визначити рН децимолярного (0,1моль/л) розчину оцтової кислоти. Ксн₃соон=1,86*10^-5.

33. Обчислити рН буферного розчину, який складається з 20 мл розчину мурашиної кислоти з молярною концентрацією еквіваленту 1моль/л та 50 мл розчину форміату натрія з молярною концентрацією еквіваленту 0,5моль/л. рН_НСООН=3,74.

34. Обчислити рН буферного розчину, який складається з розчину NН₄ОН (молярна концентрація еквіваленту 0,1моль/л) та розчину NH₄Cl (молярна концентрація еквіваленту 0,1моль/л), якщо константа дисоціації NН₄ОН дорівнює 1,79*10^-5.

35. Вирахувати рН буферного розчину, який складається з 8 мл молочної кислоти та 4 мл молочнокислого Nа. Константа електролітичної дисоціації молочної кислоти =1,8*10^-5.

36. Обчислити рН буферного розчину, що складається з 4 моль вугільної кислоти і 16 моль гідрокарбонату Nа однакової концентрації. Константа електролітичної дисоціації вугільної кислоти = 3,7*10^-7.

37. Написати (+) заряджену гранулу BaSO₄, яку отримали при зливанні розчинів Вa(NO₃)² та H₂SO₄.

38. Написати (-) заряджену гранулу, яку отримали при зливанні розчинів Вa(NO₃)² та H₂SO₄

39. Написати (-) заряджену гранулу Fe₂S₃, яку отримали при зливанні розчинів FeCl₃ та Na₂S

40. Як заряджені часточки білка при рН = 4,0 та рН =7,5, якщо ІЕТ=5,0

41. Як заряджені часточки білка при рН = 6,0 та рН =8,5, якщо ІЕТ=8,0

42. Як заряджені часточки білка при рН = 3,0 та рН =5,5, якщо ІЕТ=4,