09. Свойства растворов электролитов

Свойства растворов
электролитов
Подготовила: к.х.н., доц. Иванец Л.Н.
План
•
•
•
•
•
•
Слабые электролиты
Сильные электролиты
Буферные растворы.
Буферные системы организма.
Электропроводность растворов
электролитов
Кондуктометрия
ЭЛЕКТРОЛИТЫ –
вещества водные растворы
или расплавы которых
проводят электрический ток,
примеры:
соли, кислоты, основания
ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
СВАНТЕ АРРЕНИУСА
1. Не представлял откуда берётся энергия,
необходимая для разрыва молекул или
кристаллов электролитов на ионы;
2. Почему при растворении в воде веществ
выделяется или поглощается теплота?
3. Растворитель – вода – инертная среда не
вступающая во взаимодействие с ионами!
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
ДМИТРИЯ МЕНДЕЛЕЕВА
Химическое взаимодействие
между растворяемым веществом
и растворителем.
Образующиеся соединения
гидраты
ФИЗИКО – ХИМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
И.А. КАБЛУКОВА и
В.А. КИСТЯКОВСКОГО
1. Ориентация молекул воды вокруг ионов или
молекул растворяемого вещества;
2. Гидратация молекул воды с ионами или
молекулами (химическое взаимодействие);
3. Ионизация молекул с КПС, то есть
превращение в соединения с ионной связью;
4. Диссоциация молекул или кристаллов на
гидратированные ионы.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ:
СИЛЬНЫЕ
α > 30%
HClO4; H2SO4; HCl;
NaOH; Ba(OH)2; NaCl
СРЕДНИЕ
α от 3 до 30%
HF; H3PO4; H2SO3
СЛАБЫЕ
α < 3%
CH3COOH; H2CO3; HNO2
Электролиты
Теория электролитической диссоциации
(ТЭД) электролитов Аррениуса -это
теория растворов слабых
электролитов.
Факторы, влияющие на :
1. природа вещества
а) растворителя (дипольный момент ,
диэлектрическая проницаемость)
б) характер хим. связи в молекуле растворенного
вещества.
2. концентрация вещества ( с  С,  ↓)
3. температура (с  Т, )
КОНСТАНТА
ДИССОЦИАЦИИ
Константа равновесия характеризующая
процесс диссоциации слабого
электролита
Кд характеризует способность электролита
диссоциировать на ионы
KД
[CH 3COO  ]  [ H  ]

 2  10 5
[CH 3COOH ]
C  C
C 
C 



C  C
C  (1   ) 1  
2
К дис.
2
2
для слабых электролитов  0 и (1- )  1, тогда
Кд  С  

2
Кд
С
закон разведения Оствальда (1888 г.)
К дис. зависит:
1.от природы электролита
2. от температуры: Т, Кдис 
Т.к. Кдис.  f (C) , то ее сравнивают
для разных электролитов. Чем
больше Кдис., тем сильнее
электролит.
Теория растворов сильных электролитов
(1923 г, Дебай, Хюккель)
1.
2.
3.
Сильные электролиты в водных растворах
диссоциируют полностью, т.е. для них  = 1 или
100 % , молекул электролита нет. Поэтому, ни ,
ни Кд к сильным электролитам неприменимы.
В растворах за счет сильного ион-дипольного
взаимодействия с молекулами Н2О образуются
гидратные оболочки иона.
Сильное ион-ионное взаимодействие создает
ионные атмосферы (каждый гидратированный
ион окружен гидратированными ионами
противоположного заряда).
Растворы сильных электролитов характеризуются:
активностью:
а = γ·С, где
 
lg   0.51z z
ионной силой:
I
I=1/2(C1z12 + C2z22 + …)
Ионная сила раствора (I) - …
1
2
I   Cmi  Z i
2
для разбавленных
растворов Сm ~ Cм
I биологических жидкостей, например плазмы
крови ~0,15 моль/кг . Изотонический раствор
0,85% (0,15 М) р-р NaCl , I= 0,15 моль/кг.
Сm (NaCl) = 0,15 моль/ кг
1
2
2
I  (0,15  1  0,15  1 )  0,15 моль / кг
2 Na 
Cl 
Механизм действия буферных систем
СН3 СООН + NaOH  CH3 COONa + H2O
CH3COONa + HCl  CH3 COOH + NaCl
буфер
а) ~ OH-  Н2О
~ сильное основание NaOH  слабое СН3СООрН  (изменяется, но незначительно!)
б) ~Н+ в слабую СН3 СООН
рН (незначительно!)
Расчет рН буферных систем
1. кислотный буфер:
СН 3СООН
СН 3СООNa
рН  рК к  ты
C соли
 lg
С к  ты
уравнение Гендерсона - Гассельбаха
Значения рН важнейших
биологических жидкостей
жидкость
1. желудочный сок
рН
1,85  0,15
2. моча
5,0 - 8,0
3. слюна
6,6  0,3
4. желчь
6,9  0,4
5. плазма крови (артериальная)
7,4  0,05
6. слезная жидкость
7,7  0,1
7. сок поджелудочной железы
8,8  0,2
рН крови в норме и при
патологии
Различают удельную, эквивалентную и относительную
электрическую проводимость.
Удельная электрическая проводимость χ – проводимость 1м3
раствора, помещенного между электродами площадью 1м2 на
расстоянии 1 м (См/м).
Эквивалентная электрическая проводимость ν -это электрическая
проводимость раствора, содержащего 1 моль эквивалента вещества,
измеренная на расстоянии 1 см.
Относительная электрическая проводимость R – это отношение
удельной электрической проводимости раствора к удельной
электрической проводимости стандартного раствора.
Зависимость удельной электропроводности от концентрации и
природы электролитов
С, моль/м3
Зависимость молярной
электропроводности от
разбавления раствора
λ∞
λ, См·м2/моль
V, м3/моль
Механизм электропроводности
иона Н+
Предельная молярная
электропроводность некоторых
ионов в водных растворителях
при 250С, См·м2/моль
Кондуктометрический метод
Кондуктометрический метод основан на измерении электрической
проводимости растворов, изменяющейся в результате химических реакций и
зависящей от природы электролита, to и концентрации раствора.
Электрическая
проводимость
природной
воды
показатель,
характеризующий способность воды проводить электрический ток. Значение
электрической проводимости растворов зависит в основном от концентрации
растворенных минеральных солей и температуры. По значениям электрической
проводимости воды можно приближенно судить о минерализации воды с помощью
предварительно
установленных
зависимостей
между
электрической
проводимостью и минерализацией.
При этом изучается зависимость между электрической проводимостью
раствора и концентрацией ионов. Электрическая проводимость является
результатом диссоциации вещества на ионы и миграции ионов под действием
внешнего источника электрического напряжения.
Портативный
кондуктометрсолемер
Кондуктометрическое титрование
Кривые кондуктометрического
титрования
ǽ
1. Титрование НCl
NaOH
2. Титрование CH3COOH
NaOH
3. Титрование смеси
(НCl (а) и CH3COOH
(б)) NaOH
V титранта
Спасибо
за внимание!