Неорганічна хімія

2. Біогенні елементи.

Ступінь окиснення – це такий умовний заряд, який був би на атомі, якщо всі зв’язки були йонними.

Дисоціація – це процес розпаду молекул на Йони. Катіони +, аніони -.

Властивість електролітів – ступінь дисоціації α відношення кількості молекул, що розпадуться на йони до загальної кількості молекул.

α>30% - сильні електроліти.

α<3% - слабкі електроліти.

30%>α>3% - електроліти середньої сили.

Сильні електроліти:

1. Кислоти – HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HMnO_4, HClO₄, HClO_3.

2. Основи – LiOH, NaOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)_2, Sr(OH)_2, Ba(OH)₂.

3. Солі – практично всі водорозчинні.

Реакція нейтралізації – це реакція взаємодії кислоти з основою з утворенням солі і води.

Дисоціація води:

H₂O↔H⁺ + OH^-

[H⁺] = [OH^-] = 7 нейтральне середовище

[H⁺] > [OH^-] > 7 кисле середовище

[H⁺] < [OH^-] < 7 лужне середовище

Гідроліз – це процес взаємодії солей з водою з утворенням слабкого електроліту, що як правило призводить до зміни рН.

Типи гідролізу:

І. Гідроліз солей утворених сильною кислотою і слабкою основою (по катіонно)

1. Записуємо дисоціацію солі:

CuCl₂=Cu²⁺+2Cl^-

2. Вибираємо йон, що відповідає слабкому електролітові

Cu²⁺ слабкий йон

Cu²⁺ + H⁺ (OH)^-→ (CuOH)⁺ + H⁺ > pH

3. В йонному рівнянні беремо лише одну молекулу води

CuCl₂ + H₂O→CuOHCl + HCl

ІІ. Гідроліз солей утворених слабкою кислотою та сильною основою (по аніонно)

Na₂CO₃↔2Na⁺ + CO₃^2-

CO₃^2- слабкий йон

CO₃^2- + H⁺ (OH)^-→(HCO₃)^- + (OH)^- < pH

Na₂CO₃ + H₂O→NaHCO₃ + NaOH

ІІІ. Гідроліз солей утворених слабкою кислотою і слабкою основою:

NH₃ ∙ H₂O або NH₄OH

NH₄OH→NH₄⁺ + OH^-

CH₃COONH₄→ CH₃COO^- + NH₄⁺

CH₃COO^- + NH₄⁺ + H⁺(OH)^-→CH₃COOH + NH₄OH pH≈7

Примітка: нерозчинні солі а також солі утворені сильною кислотою і сильною основою

НЕ ГІДРОЛІЗУЮТЬСЯ!!!

3. Величини, що характеризують кількісний склад розчину.

Умови утворення розчину:

1. Коли швидкість виділення рівна швидкості розчинення утворюються насичені розчини ΔG=0

2. Коли швидкість розчинення більша швидкості виділення утворюються ненасичені розчини ΔG→0

3. Коли швидкість виділення більша за швидкість розчинення утворюються перенасичені розчини ΔG=0

Закон Генрі - Дальтона: розчинність газу в рідині пропорційно парціальному тиску цього газу над рідиною.

m=k∙p

m – маса газу.

p – тиск газу

к – коефіцієнт пропорційності

Чим вище температура, тим гірше розчиняється газ в рідині.

Насичений розчин → ненасичений розчин:

1. ↑P

2. ↓T⁰

3. +H₂0

Ненасичений розчин → перенасичений розчин

1. ↓P

2. ↑T

3. додати електроліт

Масова частка W(x) (безрозмірна величина)%

Молярна концентрація С(х) моль/л

Молярна концентрація еквівалента моль/л

Масова концентрація г/л

z - число еквівалент, визначення:

1. Кислоти: Н_nА z=n 1/z=1/n

2. Основи: Me(OH)_m z=m 1/z=1/m

3. Солі: Me_n^BA z=B*n 1/z=1/B*n

формула для концентрації розчину

4. рН біологічних рідин (водневий показник)

H₂O↔H⁺ + OH^-

моль/л

[H⁺]*[OH^-]=1,8*10^-6моль/л*55,56моль/л=1*10^-14моль г/л² (йонний добуток води)

рН=-lg[H⁺] pOH=-lg[OH^-]

pH+pOH=14 pH=14-pOH pOH=14-pH

[H⁺]=10^-pH Приклад: [H⁺]=1*10^-5 рН=5

[OH^-]=10^-pOH

α – ступінь дисоціації

n – кількість груп Н чи ОН в кислоті чи основі

7. Колігативні властивості розчинів

Це властивості, що залежать від кількості речовини в розчині, і не залежать від природи речовини.

Ізотонічний коефіцієнт Вант-Гофа показує в скільки разів більше кількість часточок у розчині електроліту порівняно із розчином неелектроліту.

Для неелектролітів і=1

Для електролітів:

Для електролітів

Збільшення температури кипіння

Зменшення температури замерзання

Ке =0,52кгК/моль – ебуліоскопічна стала

Кк =1,86кгК/моль – кріоскопічна стала

m(H₂O)→[кг]

6. Буферні системи.

Механізми буферних систем:

1. Амонійний NH3∙H2O↔NH4+ + OH- NH4Cl→NH4+ + Cl- a) HCl→H+ + Cl- NH3∙H2O+HCl=NH4Cl+H2O NH3∙H2O+H+=NH4++H2O b) NaOH→Na++OH- NH4Cl + NaOH=NH3∙H2O+NaCl NH4+ +OH-=NH3∙H2O 2. Гідрокарбонати CO2∙H2O↔H+ + HCO3- NaHCO3→Na++HCO3- a) HCl→ H+ + Cl- NaHCO3+HCl=NaCl+CO2+ H2O HCO3-+H+=CO2+ H2O b) NaOH→ Na++OH- CO2∙H2O+NaOH=NaHCO3+H2O CO2∙H2O+OH-=HCO3-+H2O

3. Фосфатний NaH2PO4→Na++ H2PO4- Na2HPO4→2Na++ HPO42- a) HCl→ H+ + Cl- Na2HPO4+HCl→ NaH2PO4 +NaCl HPO42-+H+= H2PO4- b) NaOH→ Na++OH- NaH2PO4+NaOH= Na2HPO4+H2O H2PO4-+OH-= HPO42+H2O 4. Ацетатний CH3COOH↔ CH3COO- +H+ CH3COONa→ CH3COO- +Na+ a) HCl→ H+ + Cl- CH3COONa+HCl= CH3COOH+NaCl CH3COO- +H+= CH3COOH b) NaOH→ Na++OH- CH3COOH+NaOH= CH3COONa+H2O CH3COOH+OH-= CH3COO-+ H2O

Вк – буферна ємність за кислотою;

Вл – буферна ємність за логом;

ΔрН – зміна рН буферної системи при додаванні кислоти (лугу)

Для кислотної буферної системи:

с – сіль, к – кислота.

с – сіль, осн – основа.

рК=-lgKд Кд – коеф дисоціації

Амонійна – основна буферна система.

Всі інші – кислотні буферні системи.