Ионные равновесия

8. Растворимость веществ в воде.

Мера растворимости – способность вещества растворяться в воде при данных условиях с образованием насыщенного раствора.

Насыщенный раствор – раствор, находящийся в равновесии с растворенным веществом при данных условиях, содержащий максимальное количество растворенного вещества.

Концентрированный раствор – раствор, в котором находится более 20% растворенного вещества.

Раствор может быть концентрированным, но не насыщенным.

Растворимость зависит от:

• Природы растворяемого вещества и растворителя

Правила: подобное растворяется в подобном; полярные вещества растворяются в полярных растворителях, а неполярные – в неполярных растворителях.

Если молекула газа способна образовывать химические связи с водой, то растворимость этого газа высока:

• Агрегатное состояние и наличие посторонних веществ

Посторонние вещества уменьшают растворимость веществ в воде - высаливание.

• Температура

Растворимость газа при высоких температурах уменьшается. Растворимость твердых веществ зависит от теплового эффекта растворителя: если теплота выделяется при повышении температуры, то растворимость уменьшается; если поглощается при повышении температуры, растворимость увеличивается.

• Влияние давления

С увеличением давления растворимость увеличивается. Если над раствором содержится смесь газов, то их растворимость прямопропорциональна парциальному давлению каждого газа.

Закон Генри-Дальтона:

где – молярная доза вещества в насыщенном растворе, k – постоянная Генри, p – порциальное давление газов.

9. Произведение растворимости

Произведение растворимости – количественный показатель степени нерастворимости солей и гидроксидов.

– постоянная при данной температуре

Если произведение концентрации ионов (ПК) будет меньше ПР, то раствор ненасыщенный и осадка нет. Если ПК больше ПР, то выпадает осадок и раствор перенасыщен. Если то раствор насыщен.

10. Диссоциация воды.

Вода является слабым электролитом.

Диссоциация воды - разложение воды на составляющие химические элементы, иногда происходящая с созданием новых элементов, изначально в разлагаемом растворе не содержащихся, или содержащихся до начала разложения в меньшем количестве, чем после завершения процесса диссоциации.

Диссоциация воды является эндотермической реакцией, т.е. идущей с поглощением теплоты из окружающей среды.

При

11. Ионное произведение воды

К_w [Н₂О] = [Н⁺] [ОН^-] = 10^-14 при 25°С – ионное произведение воды

рН= -lg [H⁺]

рОН= -lg [ОH^-]

рОН= 14 – рН

[H⁺] = [ОH^-], то рН=7 – среда нейтральная

[H⁺] > [ОH^-], то рН<7 – кислая среда

12. Буферные растворы и их свойства

Присутствие в растворе смеси слабой кислоты с ее солью как бы регулирует концентрацию ионов Н+ и ОН- в нем, уменьшая влияние факторов, изменяющих рН раствора. Подобные смеси получили название регуляторов или буферных смесей.

Свойства буферных растворов.

1. Концентрация водородных ионов в буферных растворах не зависит от разбавления. Этим свойством буферных растворов пользуются в тех случаях, когда желают получить смесь с постоянным значением рН.

2. Концентрация водородных ионов буферных растворов мала изменяется от прибавления кислот и оснований.

Но при добавлении кислоты и основания следует помнить, что количество их не должно превышать половины концентрации соли или кислоты, образующих буфер. В противном случае емкость буфера будет превышена и рН может измениться.

Чаще всего буферные смеси готовятся:

а) из слабых кислот и их солей (СНзСООН и СНзСООNа);

б) из слабых оснований и их солей (NH₄OH и NH₄CI);

в) из кислых солей многоосновных кислот (NаН₂РО₄ и Na2HP04).

Буферные смеси играют большую роль в процессах, протекаю­щих в живых организмах и в неживой природе. Примером природного буферного раствора является кровь млекопитающих, так как з ней всегда содержится свободная угольная кислота и углекислый натрий. Благодаря этому буферу рН крови у млекопитающих име­ет постоянное значение в пределах 7,4—7,7. Буферность почв имеет большое значение для сельского хозяйства, так как растения, потребляя внесенные в почву искусственные удобрения, изменяют концентрацию водородных ионов питающего их почвенного раствора в невыгодную для себя сторону. Нарушение буферности почвы зызывает гибель полезных микроорганизмов в почве.

Буферные растворы имеют громадное значение при работе очистных сооружений бытовых стоков, так как комплекс микроорганизмов, минерализующих органическое вещество, лучше развивается при нейтральной реакции среды. Всякое отклонение в кислую или щелочную сторону тормозит процесс жизнедеятельности микрофлоры, а следствием этого является ухудшение работы очистных сооружений.

Буферные смеси имеют большое значение при химической очистке воды от взвесей методом коагулирования. Чем выше буферная емкость коагулируемой воды, тем успешнее протекает ее очистка гидролизующимся коагулянтом. Буферная емкость при­родных вод водоемов обусловливает их нейтрализующие свойства.

Буферные смеси широко используются в объемном анализе, например, с помощью аммиачного буфера (NH4OH + NH4CI) определяют содержание в воде иоров кальция и магния (трилономет- рический метод). С помощью буферных смесей определяют также рН раствора — колориметрически (по окраске) и лотенциометри- Wckh (измерением ЭДС).