Свойства растворов. Протолитическая теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури

Содержание

Слайд 2

Растворы – гомогенные системы переменного состава, состоящие из растворителя (S), растворенного

Растворы – гомогенные системы переменного состава, состоящие из растворителя (S), растворенного

вещества (X) и продуктов их взаимодействия.
Идеальный раствор – раствор, образование которого не сопровождается химическим взаимодействием, изменением объема и тепловыми эффектами
ΔVсмешения = 0
ΔHсмешения = 0
ES-S = ES-X = EX-X
Слайд 3

Термодинамика растворения ΔG=ΔH-T·ΔS ΔHдестр >0 ΔНсольв

Термодинамика растворения ΔG=ΔH-T·ΔS

ΔHдестр >0 ΔНсольв<0 ∆Sв-ва ≥ 0 ∆Sводы <0

Слайд 4

H2O (тв) → H2O(ж) → H2O(пар) . ΔG = ΔG0 +

H2O (тв) → H2O(ж) → H2O(пар)
.

ΔG = ΔG0 +

RT lnх(H2O)

Изменение энергии Гиббса при нагревании воды (1) и раствора (2)

Слайд 5

где b (х) – моляльная концентрация растворенного вещества (моль/кг); К(S) –


где b (х) – моляльная концентрация растворенного вещества (моль/кг);
К(S)

– криоскопическая постоянная растворителя
Е(S) – эбулиоскопическая постоянная растворителя
Эти постоянные характеризуют растворитель и не зависят от природы растворенного вещества.
Слайд 6

осмос 1 – раствор, 2 - полупроницаемая мембрана (а) и осмотическое давление (б)

осмос

1 – раствор, 2 - полупроницаемая мембрана (а) и осмотическое давление

(б)
Слайд 7

уравнение Вант-Гоффа: π = сRT Коллигативными называются такие свойства растворов, которые

уравнение Вант-Гоффа:

π = сRT

Коллигативными называются такие свойства растворов, которые зависят

только от концентрации растворенных частиц и не зависят от их природы.
Слайд 8

Биожидкости организма

Биожидкости организма

Слайд 9

Отклонения коллигативных свойств растворов электролитов ΔТз = iK· b ΔТк = iE· b π = iсRT

Отклонения коллигативных свойств растворов электролитов
ΔТз = iK· b
ΔТк = iE· b
π

= iсRT
Слайд 10

Концентрация [A+] = [B– ] = с∙α, концентрация недиссоциированных молекул [AB]

Концентрация [A+] = [B– ] = с∙α, концентрация недиссоциированных молекул [AB]

= c – с∙α = c(1 – α)

закон разбавления Оствальда


Слайд 11

или Степень диссоциации слабого электролита возрастает с разбавлением раствора Для слабых электролитов (

или

Степень диссоциации слабого электролита возрастает с разбавлением раствора

Для слабых электролитов

(
Слайд 12

Теория сильных электролитов активность a – эффективная концентрация, в соответствии с

Теория сильных электролитов

активность a – эффективная концентрация, в соответствии с которой

электролит участвует в различных процессах.
где a – активность иона ; с – его концентрация;
f – коэффициент активности иона
Коэффициент активности f выражает отклонение раствора с концентрацией c от поведения идеального раствора
Слайд 13

Ионная сила (I) раствора - величина, равная полусумме произведения концентраций всех

Ионная сила (I) раствора - величина, равная полусумме произведения концентраций

всех находящихся в растворе ионов ( ci ) на квадрат их заряда ( zi )
Для очень разбавленных водных растворов (с ионной силой I ≤ 0,01):
кажущаяся степень диссоциации:
Слайд 14

Протолитическая теория кислот и оснований Бренстеда - Лоури кислота ( а)

Протолитическая теория кислот и оснований Бренстеда - Лоури

кислота ( а) –

это молекула или ион – донор протона;
основание ( b) – это молекула или ион – акцептор протона.
Слайд 15

Амфолит – молекула или ион, способный быть как донором, так и

Амфолит – молекула или ион, способный быть как донором, так и

акцептором протона:
HCO3- + H3O+ = H2CO3 + H2O
(b1) (a2) (a1) (b2)
HCO3- + OH- = CO32- + H2O
(a1) (b2) (b1) (a2)
Слайд 16

Любая протолитическая реакция представляет собой конкуренцию оснований за протон. Кислотно-основные свойства

Любая протолитическая реакция представляет собой конкуренцию оснований за протон.
Кислотно-основные свойства

вещества проявляются только при взаимодействии его с другими веществами или растворителем. CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
CH3COOH + H2SO4 (безводн)= CH3COOH2 + HSO4-
В водном растворе самой сильной кислотой является ион гидроксония H3O+ , а самым сильным основанием – гидроксильный ион ОН-
Слайд 17

Типы протолитических процессов

Типы протолитических процессов

Слайд 18

Н2О + Н2О = Н3О + ОН- Константа автопротолиза воды: Условие нейтральности: Водородный показатель: Гидроксильный показатель:

Н2О + Н2О = Н3О + ОН-
Константа автопротолиза воды:
Условие

нейтральности:
Водородный показатель:
Гидроксильный
показатель:
Слайд 19

Расчет рН в растворах слабых кислот и оснований НА + Н2О

Расчет рН в растворах слабых кислот и оснований

НА + Н2О

↔ А- + Н3О+

-lg c(H3O+) = 0,5 (-lgKa – lg c(A))
pH = 0,5 (рKa – lg c(НA))

Слайд 20

Для слабого основания: В + Н2О ↔ ВН + ОН- pH

Для слабого основания:
В + Н2О ↔ ВН + ОН-

pH = 14 - 0,5 (рKb – lg c(B))
рКа = -lg Ка – показатель кислотности
рКв = -lg Кв – показатель основности
Слайд 21

Ионный гидролиз CO32- + H2O = HCO3- + OH- (b) (a)

Ионный гидролиз

CO32- + H2O = HCO3- + OH-
(b) (a)

рН

в растворе соли, гидролизующейся по аниону
pH = 7+0,5 (pKa + lg c(An-))
Слайд 22

рН в растворе соли, гидролизующейся по катиону pH = 7 -


рН в растворе соли, гидролизующейся по катиону
pH = 7 -

0,5 (pKb - lg c(Katn+))

Cu(H2O)2+ + H2O = Cu(OH)+ + H3O+
(a) (b)

Слайд 23

Буферные системы Буферная система – это равновесная система, способная поддерживать на

Буферные системы

Буферная система – это равновесная система, способная поддерживать на постоянном

уровне рН при разбавлении или добавлении небольших количеств сильных протолитов
Классификация кислотно-основных буферных систем:
Слабая кислота и ее анион НА/А–. Например, ацетатная CH3COO–/CH3COOH, гидрокарбонатная
HCO3–/H2CO3.
Слабое основание и его катион B/BH+. Например, аммиачная буферная система NH3/NH4+.
Ионы и молекулы амфолитов.
HPO42–/H2PO4–.
Слайд 24

Механизм буферного действия

Механизм буферного действия

Слайд 25

В общем виде : Интервал значений водородного показателя (ΔрН), в котором

В общем виде :
Интервал значений водородного показателя (ΔрН), в котором

буферная система обладает буферными свойствами, называется зоной буферного действия: ΔрН = pKa ± 1
Или:
Слайд 26

Буферная емкость Величина, характеризующая способность буферной системы противодействовать изменению рН при

Буферная емкость

Величина, характеризующая способность буферной системы противодействовать изменению рН при добавлении

сильных протолитов
Буферная емкость (β) измеряется количеством сильной кислоты или щелочи, добавление которого к 1 л буферного раствора изменяет его рН на единицу
Буферная емкость по кислоте (моль/л):
Слайд 27

Буферная емкость по основанию (моль/л):

Буферная емкость по основанию (моль/л):

Слайд 28

Слайд 29

Гетерогенные равновесия Константа растворимости Растворимость (S)

Гетерогенные равновесия

Константа растворимости

Растворимость (S)

Слайд 30

В общем виде для малорастворимого электролита AnBm

В общем виде для малорастворимого электролита AnBm

Слайд 31

Условие образования и растворения осадков Пс > Ks - образование осадка

Условие образования и растворения осадков

Пс > Ks - образование осадка
Пс <

Ks - растворение осадка
Пс = Ks - образование насыщенного раствора
Слайд 32

Гетерогенные процессы в организме основным минеральным веществом костной ткани является кристаллическая

Гетерогенные процессы в организме

основным минеральным веществом костной ткани является кристаллическая основная

соль – пентакальций трифосфат гидроксид Ca5(PO4)3OH или гидроксиапатит
Изоморфизм - замещение ионов в узлах кристаллической решетки другими ионами, имеющими схожие кристаллохимические характеристики
Ca5(PO4)3OH + F- → Ca5(PO4)3F + OH-
фторапатит
Слайд 33

Поверхностные явления

Поверхностные явления

Слайд 34

Поверхностные явления Поверхностные явления – совокупность явлений и процессов на границе

Поверхностные явления

Поверхностные явления – совокупность явлений и процессов на границе раздела

фаз, обусловленных свойствами поверхности.
поверхностная энергия Гиббса
Слайд 35

Gs = σ ∙ S ∆GS = σ · ∆S σ

Gs = σ ∙ S
∆GS = σ · ∆S
σ

- поверхностная плотность энергии Гиббса поверхности раздела фаз –
поверхностное натяжение
Слайд 36

 

Слайд 37

 

Слайд 38

Поверхностно-активные вещества Дифильное строение молекул ИОНОГЕННЫЕ (электролиты) лаурилсульфат натрия (СН3(СН2)11-SO3)-Na+ cтеарат

Поверхностно-активные вещества

Дифильное строение молекул
ИОНОГЕННЫЕ (электролиты)
лаурилсульфат натрия (СН3(СН2)11-SO3)-Na+
cтеарат натрия (мыла)

СН3(СН2)16 СОО- Na+
Цетилтриметиламмония бромид
(СH3(CH2)15-N(CH3)3)+Br-
НЕИОНОГЕННЫЕ (неэлектролиты)
Cпаны
Слайд 39

Классификация поверхностей раздела фаз

Классификация поверхностей раздела фаз

Слайд 40

Адсорбция на подвижной поверхности Адсорбция (Г, моль/м2) – самопроизвольное перераспределение молекул

Адсорбция на подвижной поверхности
Адсорбция (Г, моль/м2) – самопроизвольное перераспределение молекул растворенного

вещества между объемом фазы и поверхностным слоем.
Уравнение изотермы адсорбции Гиббса:
Слайд 41

Изотерма адсорбции

Изотерма адсорбции

Слайд 42

Длина молекулы ПАВ Площадь поперечного сечения молекулы ПАВ

Длина молекулы ПАВ
Площадь поперечного сечения молекулы ПАВ

Слайд 43

Правило Траубе В гомологических рядах ПАВ поверхностная активность увеличивается в 3

Правило Траубе

В гомологических рядах ПАВ поверхностная активность увеличивается в 3 –

3,5 раза при переходе к каждому следующему гомологу
Слайд 44

Адсорбция на неподвижной поверхности Адсорбент – твердое тело, на поверхности которого

Адсорбция на неподвижной поверхности

Адсорбент – твердое тело, на поверхности которого происходит

адсорбция
Адсорбат – вещество, которое адсорбируется на поверхности адсорбента
Молекулярная адсорбция
Определяется количеством вещества адсорбата, приходящимся на единицу массы адсорбента (моль/г)
Слайд 45

Правило Ребиндера Адсорбция идет в сторону выравнивания полярностей контактирующих фаз и

Правило Ребиндера

Адсорбция идет в сторону выравнивания полярностей контактирующих фаз и тем

сильнее, чем больше исходная разность полярностей
На полярных адсорбентах лучше адсорбируются полярные адсорбаты из малополярных растворителей; на неполярных адсорбентах – неполярные адсорбаты из полярных растворителей.
Чем лучше в данном растворителе растворяется данный адсорбат, тем он хуже адсорбируется;
Слайд 46

Адсорбция ПАВ

Адсорбция ПАВ