3. Слабые многокислотные основания

Например, рассчитать pH 0,01М раствора . Фосфат-ион ведет себя в растворе следующим образом:

Фосфат-ион является слабым основание и pH рассчитывают по формуле

Поведение сильных и слабых многоосновных кислот в водных растворах

1. Сильные многоосновные кислоты (H_nX) в водных растворах диссоциируют полностью по уравнению:

H_nX → nH ⁺ + X^n-

следовательно: [Н⁺] = n C(H_nX) и рН = -lgn C(H_nX)

Пример сильной двухосновной кислоты – серная кислота H₂SO₄ . Например, в 0,1 М растворе H₂SO₄:

H₂SO₄ → 2H ⁺ + SO₄ ^2- рН = -lg2 C(H₂SO₄) = -lg0,2 = 0,7.

2. Слабые многоосновные кислоты (H_nA) в водных растворах диссоциируют ступенчато и каждой ступени диссоциации отвечает своя ступенчатая константа кислотной диссоциации K_ai. При этом величина каждой последующей константы превышает значение предыдущей. Например, для двухосновных слабых кислот Н₂А процессы диссоциации выглядят следующим образом:

I ступень: Н₂А ↔ Н⁺ + НА^- - первая константа диссоциации

II ступень: НА^- ↔ Н⁺ + А^2- - вторая константа диссоциации

K_a1 > K_a2, так как положительно заряженному иону водорода легче оторваться от нейтральной молекулы кислоты, чем от отрицательно заряженного гидроаниона.

В таблице приведены ступенчатые константы диссоциации некоторых двухосновных кислот:

Кислота
(щавелевая)
(угольная)
(сероводородная)

Формально суммарное уравнение диссоциации двухосновной слабой кислоты имеет вид:

Н₂А ↔ 2Н⁺ + А^2-

и ему соответствует общая (суммарная) константа кислотной диссоциации:

чье значение равно произведению ступенчатых констант диссоциации. Так как диссоциация многоосновной кислоты по первой ступени всегда протекает значительно сильнее, то и расчет рН в ее растворе проводится с использованием первой константы диссоциации и при условии, что а имеем

Тогда, если α < 0, то . .

При α > 0,1 для определения решают квадратное уравнение. Затем рассчитывают pH.

Равновесную концентрацию аниона [А^2-] находят из второй константы диссоциации кислоты:

Так как , то .

По первой ступени рассчитывается рН и в растворах других многоосновных кислот, например, трехосновных H₃PO₄, H₃AsO₄, H₃SbO₃ и т.д.

4. Расчет pH смеси кислот или оснований

Допустим в растворе присутствуют две кислоты – А₁ и А₂. Если одна из кислот сильнее другой, то почти всегда можно пренебречь протолизом. В том случае если кислоты сопоставимы по силе, необходимо учитывать диссоциацию или протолиз обоих кислот. Таким образом:

ЛЕКЦИЯ № 4

План лекции:

1. Структура количественного анализа.

2. Гравиметрический анализ.

3. Титриметрический анализ: кислотно-основное, компексонометрическое, окислительно-восстановительное, осадительное титрование.

4. Физико-химические методы анализа

Количественный анализ

Количественный анализ — раздел аналитической химии, в задачу которого входит определение количества (содержания) элементов (ионов), радикалов, функциональных групп, соединений или фаз в анализируемом объекте. Количественный анализ позволяет установить элементный и молекулярный состав исследуемого объекта или содержание отдельных его компонентов. В зависимости от объекта исследования различают неорганический анализ и органический анализ. В свою очередь их разделяют на элементный анализ, задача которого — установить, в каком количестве содержатся элементы (ионы) в анализируемом объекте, и на молекулярный и функциональный анализы, дающие ответ о количественном содержании радикалов, соединений, а также функциональных групп атомов в анализируемом объекте. Методы количественного анализа можно разделить на три большие группы: химические, физические, физико-химические. Химические методы анализа, хотя и являются в настоящее время основными в химических лабораториях, во многих случаях не отвечают возросшим требованиям к анализу, таким как высокая чувствительность, экспрессность, селективность, автоматизация и др. Этих недостатков лишены инструментальные методы анализа, которые можно разделить на три большие группы: оптические, электрохимические, хроматографические. Классическими методами количественного анализа являются гравиметрический (весовой) анализ и титриметрический (объемный) анализ.