Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Ионов водорода и гидроксила в растворах кислот и

Оснований

Электролит	[H+]	[OH-]
Вода
Сильная кислота
Сильное основание
Слабая кислота
Слабое основание

 

 

                                                                                   

примеры решения ЗАДАЧ

ЗАДАЧА №1

[Н⁺] = 5,29 ∙10^-6 моль/л. Определить рН и рОН этого раствора.

РЕШЕНИЕ

рН = -lg [Н⁺]= - lg 5,29 ∙10^-6

Логарифм произведения равен сумме логарифмов множителей, поэтому pН = - (lg 5,29 + lg10^-6).

lg 10^-6= -6.

lg 5,29 находим по таблице логарифмов Брадиса следующим образом:

1. В первом вертикальном столбце найдем число 52 и в верхней горизонтальной строчке - 9.

На пересечении колонок, в которых записаны указанные числа, находим мантиссу (дробная часть логарифма) - 7235.

2. Перед мантиссой ставим запятую, а перед запятой в характеристику (целая часть логарифма) ставим столько единиц, сколько цифр в целой части логарифмируемого числа без одной.

В нашем примере целая часть числа (5,29) изображена одной цифрой (5), поэтому характеристика будет 1-1 = 0, значит   

    lg 5,29 = 0,7235

    рН = -(0,7235 - 6) = 5,2765 ≈ 5,28

    рОН =14 - 5,28 ≈ 8,72

ЗАДАЧА №2

рН раствора равна 3,2. Найти [Н⁺]этого раствора.

РЕШЕНИЕ

Данный тип задач сводится к нахождению числа по логарифму:

              [Н⁺]= 10^-рН = 10^-3,2

1. Показатель степени (-3,2) - это логарифм; 

-3 – его целая часть (характеристика);

 -0,2 – дробная часть логарифма (мантисса).

Характеристика может быть отрицательной, а мантисса только положительной. Поэтому сделаем мантиссу положительной, прибавив к ней 1, и вычтем 1 из характеристики, чтобы в целом показатель степени не изменился.  

               _{-1 +1}

    [Н⁺]= 10^{-3, 2} = 10^{-4 + 0,8} = 10^-4 · 10^0,8

Примечание: показатели степеней складываются при умножении одинаковых оснований.

     2. «-4» - это логарифм числа 10^-4.

3. В таблице Брадиса находим число, соответствующее мантиссе 8000 (0,8 и 0,8000 одно и то же число) - 631.

В целую часть числа выделяем число цифр, на единицу большее характеристики, поэтому выделяем 1 цифру.

Получится число 6,31.

    4. Окончательный результат:

              [Н⁺]= 6,31· 10^-4 моль/л

Расчётный метод определения рН буферных растворов

1. Концентрация водородных ионов в кислотной буферной системе прямо пропорциональна константе диссоциации кислоты (К_{д к-ты}), концентрации (С_к) и объёму (V_к) кислоты и обратно пропорциональна концентрации (С_с) и объёму соли (V_с), взятых для приготовления буферной системы:

(25)

2. Концентрация гидроксильных ионов в основной буферной системе прямо пропорциональна константе диссоциации основания (К_{д осн}), концентрации (С_осн) и объёму (V_осн) основания и обратно пропорциональна концентрации (С_с) и объёму (V_с) соли, взятых для приготовления буферного раствора:

                             (26)

примеры РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ЗАДАЧА №1

Определить рН буферной смеси, состоящей из 10 мл 0,1Н раствора CH ₃ COOH и 5 мл 0,1Н раствора CH₃COONa. К_к-ты = 1,85·10^-5

Решение

Дана кислотная буферная система.

 моль/л

рН = - lg [Н⁺] = - (lg 3,7 + lg 10^-5) = - (0,5682 - 5) = 4,4318 ≈ 4,43

ЗАДАЧА № 2

Вычислить рН буферной смеси, содержащей 15 мл NH₄Cl и 20 мл NH₄OH одинаковой концентрации. К_{NH OH} = 1,8 10^-5

Решение

Дана основная буферная система. При одинаковых исходных концентрациях компонентов буферной системы учитываются только их объемы.

 

рОН = - lg[ОН^-] = - lg 2,4∙ 10^-5 = - (lg 2,4 + lg ∙ 10^-5) = - (0,3802 - 5) = 4,62

рН = 14 - рОН = 14 - 4,62 = 9,38

ЗАДАЧА № 3

Сколько мл 0,1Н раствора СН₃СООН надо прилить к 10 мл 0,1Н раствора СН₃СОО Na , чтобы получить буферную систему с рН = 5,4?

К_к-ты = 1,85 ∙ 10^-5

Решение

По данному значению рН найдем [Н⁺]:

[Н⁺]= 10^-рН = 10^-5,4 = 10^0,6 · 10^-6 = 3,98 ∙ 10^-6 моль/л

Определим необходимый объем кислоты:

ЗАДАЧА № 4

В каком соотношении надо смешать растворы масляной кислоты и маслянокислого натрия одинаковой концентрации, чтобы получить буфер с рН = 5? К_{масляной к-ты}= 1,48 ·10^-5

РЕШЕНИЕ

Дана кислотная буферная система.

,

поскольку С_с = С_к,

то

Величину [Н⁺]находим по данному рН: [Н⁺]= 10^-5 моль/л,

 Приложение Ж

СТРОЕНИЕ КОЛЛОИДНОЙ ЧАСТИЦЫ

Золь называется по названию труднорастворимого соединения. Растворимость солей отображена в приложении З.

Строение мицеллы и заряд гранулы зависят от способа получения коллоидного раствора. Для того чтобы правильно записать формулу мицеллы золя, необходимо знать:

· по какой реакции получено труднорастворимое соединение,

· какой реактив был при этом в избытке.

1. Процесс образования гидрозоля (дисперсионная среда – вода) хлорида серебра, полученного в ходе химической реакции:

AgNO _{3 (изб)} + NaCl → AgCl _(золь) + NaNO ₃

Гидрозоль образуется при медленном приливании водного раствора хлорида натрия NaCl к водному раствору нитрата серебра AgNO₃, взятому в избытке.

Примечание: если ввести сразу большую порцию раствора NaCl, то мгновенно выпадет осадок хлорида серебра и золь не получится.

При постепенном введении раствора NaCl в раствор AgNO₃ в системе в первый момент образуются кристаллические агрегаты (AgCl)_m, состоящие из ионов Ag⁺ и С1^- - ядро мицеллы (агрегат). Ядро состоит из ионов, входящих в состав самого золя.

На кристаллических агрегатах происходит адсорбция ионов с образованием двойного ионного слоя.

Ядро (AgCl)_m адсорбирует на своей поверхности те ионы, которые отвечают двум требованиям:

· составляют кристаллическую решетку золя;

· находятся в растворе в избытке.

Эти ионы формируют потенциалопределяющий слой (адсорбционный слой родственных ионов).

Этим условиям отвечают ионы серебра. В результате адсорбции ионов Ag⁺  кристаллические агрегаты хлорида серебра приобретают положительный заряд.

Наличие одноименных зарядов на агрегатах препятствует их объединению и росту кристаллов AgCl. Таким образом, агрегаты AgCl с адсорбированными на них ионами приобретают состояние агрегативной устойчивости.

Ядро с потенциалопределяющими ионами имеет положительный заряд и  притягивает ионы противоположного заряда – противоионы.

Эти ионы формируют два слоя:

· адсорбционный (плотный) слой противоионов;

· диффузный (рыхлый) слой противоионов.

Этим условиям отвечают нитрат-ионы NO₃^–.

Противоионы, непосредственно примыкающие к ядру, образуют адсорбционный слой противоионов.

Диффузный слой формируют те же противоионы, причём концентрация противоионов диффузного слоя постепенно понижается по мере удаления от ядра.

Между противоионами адсорбционного и диффузионного слоев устанавливается подвижное равновесие.

Противоионы диффузного слоя ориентируют полярные молекулы растворителя, создавая дополнительную сольватную оболочку.

Ядро вместе с ионами адсорбционного слоя составляет коллоидную частицу или гранулу. Гранула всегда заряжена, знак заряда соответствует знаку заряда потенциалопределяющих ионов.

Гранула совместно с противоионами диффузного слоя называется мицелла. Мицелла всегда электронейтральна.

Ионы диффузного слоя под действием электрического поля способны отрываться от мицеллы, и гранула будет двигаться к противоположно за­ряженному электроду.

Строение мицеллы гидрозоля хлорида серебра представлено на рисунке.

NO3–                                     NO3–   NO3–                                     NO3–

NO3–                     NO3–                                NO3–                     NO3

Ag+ Ag+ Ag+           Ag Ag+      Ag+               Ag+

Ag+ Cl– Cl–Ag+ Ag+ Cl–

                                                            1      2 3 4

 

1 – ядро;

2 – потенциалопределяющие ионы;                       адсорбционный слой                    

3 – противоионы адсорбционного слоя                

4 – противоионы диффузного слоя

1,2,3 – коллоидная частица (гранула)

1,2,3,4 – мицелла

Формула мицеллы

                                     ядро

{(AgCl)_m , nAg⁺, (n – х) NO₃^–} NO₃^–

                                    

                                                       гранула

Обозначения:

m – условное число молекул в агрегате труднорастворимого соединения;

n – условное число адсорбированных ионов;

(n-x) – условное число противоионов адсорбционного слоя;

x – условное число противоионов диффузного слоя.

2. Процесс образования гидрозоля хлорида серебра, полученного в ходе химической реакции:

AgNO ₃ + NaCl _(изб)  → AgCl _(золь) + NaNO ₃

Если приливать раствор нитрата серебра к раствору хлорида натрия, взятому в избытке, то на поверхности ядра (AgCl)_m будут адсорбироваться хлорид-ионы (Cl^-), имеющиеся в избытке в растворе, а в качестве противоионов адсорбционного и диффузионного слоев будут выступать ионы натрия (Na⁺).

NO3–                                     NO3–   Na+–                                     Na+

Na+                          Na+                                Na+                     Na+

CL- CL- СL-           Ag CL-      CL-            CL-

Ag+ Cl– Cl–Ag+ Ag+ Cl–

                                                               1      2 3 4

1 – ядро;

2 – потенциалопределяющие ионы;                       адсорбционный слой                    

3 – противоионы адсорбционного слоя                

4 – противоионы диффузного слоя

1,2,3 – коллоидная частица (гранула)

1,2,3,4 – мицелла

Формула мицеллы

                                      ядро

{(AgCl)_m, nCl^–, (n – x)Na⁺}  Na⁺

                                      

                                                  гранула

 

 

Знак заряда коллоидной частицы определяется зарядом потенциалопределяющих ионов, адсорбированных ядром. На границе раздела твердое тело (ядро) – раствор возникает двойной электрический слой.

Дзета – потенциал (электрокинетический потенциал) – разность потенциалов между диффузной и адсорбционной частями двойного электрического слоя.

Если каким-либо путем заряд коллоидных частиц уменьшить или полностью нейтрализовать, то диффузный слой разрушается, тогда частицы получают возможность слипания и укрупнения, что приводит к понижению агрегативной устойчивости коллоидной системы, т.е. коагуляции.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ З