Сильные и слабые

кислоты и основания

Сильные кислоты и основания полностью

ионизуются в растворах

HCl + H2O = H3O+ + Cl-

NaOH = Na+ + OH-

Слабые кислоты и основания не полностью

ионизуются в растворах

CH3COOH + H2O = H3O+ + CH3COO-

NH3 + H2O = NH4+ + OH-

Ионы H3O+ называют ионами гидроксония. Точное

количество молекул воды в них неизвестно.

Автоионизация воды

Автоионизация воды – это процесс, в

котором одна молекула воды выступает в

роли кислоты, а другая в роли основания.

H2O + H2O = H3O+ + OH-

Константу равновесия этого процесса Kw

называют ионным произведением воды.

Kw = [H3O+] [OH-] = 1,0 x 10-14 при 25°С

Тогда в чистой воде концентрации [H3O+] и

[OH-] равны 10-7 M.

pH и pOH

В водных растворах необходимо измерять

концентрации кислот и щелочей в широких

пределах. Для выражения таких

концентраций используют шкалы pH и pOH.

pH = - lg[H3O+]

pOH = - lg[OH-]

pH + pOH = 14 = pKw

pKw = -lg(Kw)

Сильные кислоты и

основания

Для сильных кислот и оснований можно

прямо рассчитать pH и pOH из молярной

концентрации.

Пример: Рассчитать pH и pOH 0,15 M HCl.

[H3O+ ] = 0.15 M; pH = - lg(0,15) = 0,82;

pOH = 14,00 – pH = 14,00 – 0,82 = 13,18

Рассчитать pH и pOH 0,052 M NaOH

[OH-] = 0,052 M; pOH = -lg(0,052) = 1,28

pH = 14,00 – 1,28 = 12,72

Константа диссоциации

кислоты Ka

Для расчета кислотности слабых кислот

следует применять закон разбавления

Оствальда.

HA + H2O = H3O+ + A-

Константу равновесия этого процесса

называют константой диссоциации кислоты

Ka.

Ka = [A-] [H3O+] / [HA]

Аналогично pH, введем pKa = -lg(Ka)

Ионно-молекулярные

уравнения реакций в растворах

В растворах сильные электролиты диссоциированы на ионы.

Поэтому реакции с их участием правильнее записывать как

реакции ионов.

CuCl2 + 2 NaOH = Cu(OH)2 + 2 NaCl

(Молекулярное уравнение)

Cu2+ + 2 Cl- + 2 Na+ + 2 OH- = Cu(OH)2 + 2 Na+ + 2 Cl-

Ионы Na+ и Cl- присутствуют в левой и правой частях уравнения и

не изменяются в ходе реакции. Такие ионы называют ионами-

наблюдателями. При записи ион-молекулярных уравнений реакции

мы их опускаем. Оставляем только ионы, участвующие в реакции

и нерастворимые или недиссоциирующие вещества в

молекулярной форме.

(Ионно-молекулярное уравнение)

Cu2+ + 2 OH- = Cu(OH)

2

Реакции ионного обмена

Реакции, в которых электролиты обмениваются своими ионами,

называют реакциями ионного обмена.

CuCl2 + 2 NaOH = Cu(OH)2 + 2 NaCl

Обязательным условием протекания реакций обмена между

электролитами является удаление из раствора тех или иных

ионов в виде осадка, газа или слабо диссоциирующих веществ.

Реакцию обмена между кислотами и основаниями называют

реакцией нейтрализации. Она протекает из-за образования

слабого электролита – воды.

HCl + NaOH = NaCl + H2O

(Молекулярное уравнение)

H+ + OH- = H O

(Ионно-молекулярное уравнение)

2

Гидролиз

Гидролизом называется взаимодействие вещества с водой,

в котором составные части вещества соединяются с

составными частями воды.

NaF + H2O HF + NaOH

F- + H O HF + OH-

2

Гидролиз приводит к образованию малорастворимого,

слабодиссоциирующего или газообразного вещества и

(обычно) изменением pH раствора.

Соли, образованные сильной кислотой и сильным

основанием гидролизу не подвергаются! Реакция среды –

нейтральная.

NaCl + H O

Гидролиз

Соли, образованные сильным основанием и слабой

кислотой, подвергаются гидролизу по аниону.

NaCN + H2O HCN + NaOH

CN- + H O HCN + OH-

2

В ходе реакции выделяются гидроксид-ионы.

Среда щелочная, pH > 7.

Если кислота 2-х или более основная, то гидролиз может

протекать в несколько ступеней. Гидролиз всегда протекает

сильнее по первой ступени.

1.CO 2- + H O HCO -

+ OH-

3

2

3

2.HCO

- + H O H CO + OH-

3

2

2

3

Гидролиз

Соли, образованные слабым основанием и сильной

кислотой, подвергаются гидролизу по катиону.

NH4Cl + H2O NH4OH + HCl

NH

+ + H O NH OH + H+

4

2

4

В ходе реакции выделяются протоны.

Среда кислая, pH < 7.

Если основание 2-х или более кислотное, то гидролиз может

протекать в несколько ступеней. Гидролиз всегда протекает

сильнее по первой ступени.

1.Zn2+ + H O ZnOH+ + H+

2

2.ZnOH+ + H2O Zn(OH)2 + H+