k-tree

Кислоты и основания

После прочтения статьи Вы сможете разделять вещества на соли, кислоты и основания. В статье описано, что такое pH раствора, какими общими свойствами обладают кислоты и основания.

На данный момент используют определения теории созданной С. Аррениусом и В. Оствальдом. Вещества, которые обладают схожими свойствами в реакциях разделяют на классы для удобства использования на практике, например,

Кислота

Диссоциация – это процесс распада вещества на ионы в растворах или расплавах. Например, диссоциация соляной кислоты - это распад HCl на H+ и Cl-. С позиции теории Аррениуса, кислоты – это вещества, диссоциирующие в растворах с образованием катионов водорода. Кислоты состоят из ионов водорода и кислотного остатка.

Общие свойства кислот

  • При диссоциации образуют ионы водорода
  • Реагирует с некоторыми металлами, такими как цинк, выделяя водород
  • При реакции с металлическими карбонатами (например, карбонат кальция), выделяется двуокись углерода (CO2) в виде газа
  • Меняют цвет pH-индикаторов

Кислота в теории Льюиса

Кислота - это соединение или ион, способные реагировать с основанием Льюиса формируя новое вещество посредством формирования ковалентной связи (обмен электронами).

Кислота в теории Бёрнстведа-Лоури

Кислота - это соединение или ион, способные отдать протон основанию или соответствующему химическому веществу.

Например
H2O, H3O+, CH3CO2H, H2SO4, HSO4, HCl, CH3OH, NH3

Основание

Общие свойства оснований

  • Мыльные на ощупь
  • При реакции основания со многими катионами формируется осадок
  • Меняют цвет pH-индикатора

Основание в теории Льюиса

Соединение или ион, способные отдать пару электронов и таким образом образовать ковалентную связь с кислотой Льюиса.

Основание в теории Бёрнстведа-Лоури

Соединение или ион, способные принимать протон от кислоты или соответствующего химического вещества.

Например
OH, H2O, CH3CO2, HSO4, SO42−, Cl

Диссоциация воды

Диссоциация - это распад вещества на составляющие молекулы. Свойства кислоты или основания зависят от равновесия, которое присутствует в воде:

H2O + H2O ↔ H3O+(р-р) + OH-(р-р)
Kc = [H3O+][OH-]/[H2O]2
Константа равновесия воды при t=25°: Kc = 1.83⋅10-6, также имеет место следующее равенство: [H3O+][OH-] = 10-14, что называется константой диссоциации воды. Для чистой воды [H3O+] = [OH-] = 10-7, откуда -lg[H3O] = 7.0.

Данная величина (-lg[h3O]) называется pH - потенциал водорода. Если pH < 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH > 7, то вещество имеет основные свойства.

Способы определения pH

Инструментальный метод

Специальный прибор pH-метр - устройство, трансформирующее концентрацию протонов в растворе в электрический сигнал.

Индикаторы

Вещество, которое изменяет цвет в некотором интервале значений pH в зависимости от кислотности раствора, используя несколько индикаторов можно добиться достаточно точного результата.

Классификация кислот и оснований

Кислоты

Сильные кислоты

Такие кислоты, которые полностью диссоциируют в воде, производя катионы водорода H+ и анионы. Пример сильной кислоты - соляная кислота HCl:

HCl(р-р) + H2O(ж) → H3O+(р-р) + Cl-(р-р)

Примеры сильных кислот: HCl, HBr, HF, HNO3, H2SO4, HClO4

Слабые кислоты

Растворяются в воде только частично, например, HF:

HF(р-р) + H2O(ж) → H3O+(р-р) + F-(р-р) - в такой реакции более 90% кислоты не диссоциирует:
[H3O+]=[F-] < 0,01M для вещества 0,1М

Сильную и слабую кислоту можно различить измеряя проводимость растворов: проводимость зависит от количества ионов, чем сильнее кислота тем она более диссоциирована, поэтому чем сильнее кислота тем выше проводимость.

Основания

Основания - это вещества, содержащие гидроксильную группу (OH-) выделяющие ионы OH- в водном растворе.

Сильные основания

Сильные основания полностью диссоциируют в воде:

NaOH(р-р) + H2O ↔ NH4

К сильным основаниям относятся гидроксиды металлов первой (алкалины, щелочные металы) и второй (алкалинотеррены, щёлочноземельные металлы) группы.

Слабые основания

В обратимой реакции в присутствии воды образует ионы OH-:

NH3 (р-р) + H2O ↔ NH+4 (р-р) + OH-(р-р)

Большинство слабых оснований - это анионы:

F-(р-р) + H2O ↔ HF(р-р) + OH-(р-р)

Реакции кислота-основание

Сильная кислота и сильное основание

Такая реакция называется нейтрализацией: при количестве реагентов достаточном для полной диссоциации кислоты и основания, результирующий раствор будет нейтральным.

Пример:
H3O+ + OH- ↔ 2H2O

Слабое основание и слабая кислота

Общий вид реакции:
Слабое основание(р-р) + H2O ↔ Слабая кислота(р-р) + OH-(р-р)

Сильное основание и слабая кислота

Основание полностью диссоциирует, кислота диссоциирует частично, результирующий раствор имеет слабые свойства основания:

HX(р-р) + OH-(р-р) ↔ H2O + X-(р-р)

Сильная кислота и слабое основание

Кислота полностью диссоциирует, основание диссоциирует не полностью:

NH3 (р-р) + H+ ↔ NH4

Соль

Соль - это ионное соединение образованное катионом отличным от H+ и анионом отличным от O2-. В слабом водном растворе соли полностью диссоциируют.

Что бы определить кислотно-щелочные свойства раствора соли, необходимо определить, какие ионы присутствуют в растворе и рассмотреть их свойства:

Нейтральные ионы, образованные из сильных кислот и оснований не влияют на pH: не отдают ионы ни H+ ни OH- в воде. Например, Cl-, NO-3, SO2-4, Li+, Na+, K+.

Анионы образованные из слабых кислот проявляют щелочные свойства (F-, CH3COO-, CO2-3), катионов с щелочными свойствами не существует.

Все катионы кроме металлов первой и второй группы имеют кислотные свойства.

Буфферный раствор

Растворы, которые сохраняют уровень pH при добавлении небольшого количества сильной кислоты или сильного основания, в основном состоят из:

  • Смесь слабой кислоты, соответствующей соли и слабого основания
  • Слабое основание, соответствующая соль и сильная кислота

Для подготовки буфферного раствора определённой кислотности необходимо смешать слабую кислоту или основание с соответствующей солью, при этом необходимо учесть:

  • Интервал pH в котором буфферный раствор будет эффективен
  • Ёмкость раствора - количество сильной кислоты или сильного основания, которые можно добавить не повлияв на pH раствора
  • Не должно происходить нежелаемых реакций, которые могут изменить состав раствор

Если Вам стало понятно - порекомендуйте статью своим друзьям:




Если Вы что-то не поняли - спросите это у нас:

Неорганическая химия

• Кислоты и основания

Кислота. Основание. Соль. pH. Буферный раствор




© 2015-2017 - K-Tree.ru
Копия материалов, размещённых на данном сайте, допускается только по письменному разрешению владельцев сайта.
По любым вопросам Вы можете связаться по почте info@k-tree.ru