Контрольні питання

1.Дисоціація води. Йонний добуток води.

2.Водневий та гідроксильний показники водних розчинів.

3.Поняття про кислотно-основні індикатори.

4.Фактори, що впливають на зміщення йонних рівноваг.

5.Добуток розчинності, його значення для розрахунків утворення або розчинення осадів.

6.Реакції в розчинах електролітів. Правила складання йонних рівнянь.

7.Написати в йонно-молекулярній формі рівняння реакцій між водними розчинами наступних речовин: а) NaHCO₃ + HCl; б) FeCl₃ + KOH; в) Pb(CH₃COO)₂ + Na₂S; г) KHS + H₂SO₄; д) Zn(NO₃)₂ + KOH (надл.); е) Ca(OH)₂ + CO₂.

8.Розчинність СаСО₃ при 35С дорівнює 6,910^-5 моль/дм³. Визначити добуток розчинності цієї солі.

9.Визначити рН 0,1М розчину нітритної кислоти HNO₂ та розчину нітритної кислоти та натрій нітриту NaNO₂ в однакових концентраціях, що дорівнюють 0,1 моль/дм³. Константа дисоціації кислоти становить 4,610^-4. Вважайте, що сіль у розчині продисоціювала повністю.

Самостійна аудиторна робота

1.Виконання дослідів, описаних в даних методичних вказівках.

2.Обговорення результатів та оформлення висновків.

3.Оформлення та захист протоколу.

4.Відповіді на запитання, запропоновані викладачем, з використанням записів на дошці.

5.Розв'язування розрахункових задач, запропонованих викладачем.

Хід роботи Теоретична частина

Навіть дуже очищена вода має деяку електропровідність. При 25°С питома електропровідність води рівна 6,3^.10^-4 Омсм^-1. Отже, молекули води дисоціюють за рівнянням 2Н₂О ↔ Н₃О⁺+ОН^. Скорочено дисоціацію води можна представити у вигляді: Н₂О ↔ Н⁺+ОН^ і на практиці говорять про вміст у розчині Гідроген-катіонів та гідроксид-аніонів.

Згідно закону дії мас, константа дисоціації води дорівнює:

де а - активність відповідних йонів, що виражають ефективну концентрацію якого-небудь йона і є функцією його концентрації в розчині:

a=f^.C,

де f - коефіцієнт активності, С – концентрація.

3відси: .

Враховуючи, що активність недисоційованих молекул Н₂О набагато більша активності дисоційованих йонів, її можна вважати сталою величиною, тому:

,

де К_В , К_В – йонний добуток води.

В одному дм³ води міститься води, а значить при даному ступені дисоціації води при 25⁰С концентрація йонів Гідрогену дорівнює Тоді йонний добуток води при 25°С дорівнює: К_В =(1,110^-7)²  1^.10^-14 .

Для спрощення способу вираження концентрації йонів Гідрогену Зеренсен в 1909 р. ввів величину, що представляє собою десятковий логарифм концентрації (активності) йонів Гідрогену, взятій з оберненим знаком. Ця величина позначається рН (від латинського potentio – показник) і називається водневим показником:

3відси: рН⁺+ рОН^-=14.

При рН=7 - нейтральне середовище.

При рН<7 - киcле середовище.

При рН >7 - лужне середовище.

Методи визначення рН розчинів

Активність йонів гідрогену через вимірювання рН можна визначити в основному двома методами: колориметричним та потенціометричним.

Колориметричний метод визначення рН грунтується на властивості кислотно-основних індикаторів змінювати своє забарвлення в залежності від активності йонів гідрогену в розчині. Кислотно-основні індикатори представляють собою складні органічні сполуки - слабкі електроліти, що володіють кислотними або основними властивостями та дисоціюють за рівняннями:

HInd ⇄ H⁺+Ind^

або IndOH ⇄ Ind⁺+OH^.

де HInd - молекулярна форма індикатора (має одне забарвлення), Ind⁺, Ind^ - йонні форми індикатора (мають інші забарвлення). Кожний індикатор має своє значення рН переходу одного забарвлення в інші.

Потенціометричний метод визначення водневого показника полягає в наступних вимірюваннях. Якщо помістити електрод, який називається індикаторним в розчин, рН якого треба виміряти, на границі електрод-розчин виникає різниця потенціалів, яка є функцією рН розчину. Індикаторними електродами бувають: водневий, хінгідронний, скляний. В сучасних рН-метрах (або йономірах) як індикаторний застосовується скляний електрод, який представляє собою скляну трубку з тонкостінною кулькою на її кінці зі спеціального сорту скла (літієвого, натрієвого тощо). В середину кульки заливають розчин відповідного електроліту, наприклад 0,1н розчин хлоридної кислоти і вводять в розчин срібну дротинку, покриту тонким шаром нерозчинної солі AgCl. При зануренні електроду в розчин у поверхневі шари скла електроду із розчину інтенсивно проникають йони гідрогену, витісняючи йони лужного металу, наприклад йони натрію:

Н⁺_{(розчин)}+Na⁺_(скло ) ⇄ Н⁺_(скло) + Na⁺_{(розчин)}

Це приводить до появи різниці потенціалів, величина якої залежить тільки від активності йонів Гідрогену в розчині.

Другим електродом (електродом порівняння), як правило, застосовують хлорсрібний або каломельний електрод. Останній застосовуюгь частіше. Він складається з пробірки, яка заповнена розчином КCl (як правило, насиченим), в яку поміщена крапля меркурію, покрита тонким шаром важкорозчинної солі "каломелі" (Нg₂Cl₂) (звідси назва елементу).