Протолитическая теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури.

Кислота – частица вещества, способная быть донором протона, а основание – это частица вещества, способная быть акцептором протона.

Протолиты – переносчики протонов.

HNO3(к-та) + NH3(осн) = NO3- (к-та) + NH4+(осн)

Протолитические равновесия в воде

Константа кислотности и рН растворов слабых кислот

НВ+Н2О= Н3О⁺+ В^-

Ка = [H3O⁺][B^-]/[HB]

pH = 0.5(pK_a + pC_a)

Константа основности и рН растворов слабых оснований

B + H₂O = HB⁺ + OH^-

K_B= [HB⁺][OH^-]/[B]

pH= 14-0.5(pK_b+pC_b)

Гидролиз. Константа и степень гидролиза. Вычисление значений рН растворов солей, подвергающихся гидролизу (гидролиз аниона слабой кислоты, гидролиз катиона слабого основания, гидролиз соли, содержащей катион слабого основания и анион слабой кислоты).

Гидролиз – взаимодействие ионов растворенной соли с протонами или гидроксильными группами нейтральных молекул воды (частный случай сальволиза).

Ni²⁺ + 2H₂O = NiOH⁺ + H₃O

Константа гидролиза – константа гидролитического равновесия Кh

Степень гидролиза h – величина, равная отношению числа прогидролизовавшихся ионов n_h к общему числу ионов n.

Гидролиз соли, содержащей катион слабого основания и анион слабой кислоты

Буферные системы (растворы). Значения рН буферных растворов: буферные системы, содержащие слабую кислоту и ее соль, слабое основание и его соль. Буферная емкость. Использование буферных систем в анализе.

Буферные растворы – растворы, рН которых не изменяется от прибавления ограниченных количеств сильной кислоты или щелочи. Состоят из смеси раствора слабой кислоты и ее соли сильного основания или, наоборот, — слабого основания и его соли сильной кислоты.

Буферная ёмкость – способность буферного р-ра сохранять постоянство рН до определенного придела, при добавлении некоторого кол-ва кислоты или щелочи.

Буферные системы, содержащие слабую кислоту и ее соль: ацетатная буферная смесь – водный раствор, содержащий слабую уксусную к-ту и её соль – ацетат натрия.

Ацетат натрия в водном растворе распадается на ионы: СН₃СООNа = Na⁺  + CH3COO^-

А уксусная к-та частично: СН₃СООН +Н₂О = Н₃О⁺ + СН₃СОО^-

Буферное действие: если в буферную смесь прибавляют небольшой объём сильной к-ты, то ионы водорода этой кислоты, будут связываться с ацетат ионами в уксусную к-ту, которая почти не диссоциирует, баланс ионов водорода почти не нарушается и рН остаётся постоянным. Если к этому же р-ру прибавить щёлочи, то гидроксид ионы будут связываться уксусной к-той и значение рН почти не изменится.

рН = рК_а + р(С _a /С _b)

рК_а – константа кислотной диссоциации

С_a –концентрация к-ты

С_b – концентрация соли

Буферные системы, содержащие слабое основание и его соль: аммиачная буферная система. Водный р-р аммиака и хлорид аммония.

Хлорид аммония диссоциирует полностью: NH₄Cl = NH₄⁺ + Cl^-

Аммиак в водном р-ре в незначительной степени: NH₃ + H₂O = NH₃*H₂O = NH₄⁺ + ОН^-

Буферное действие: если к аммиачной буферной системе прибавить небольшое кол-во сильной к-ты, то ионы водорода этой к-ты связываются с гидроксильными группами, образующимися при ионизации аммиака. Убыль гидроксо-групп компенсируется за счёт дальнейшей ионизации водного аммиака, рН не изменяется.

Если прибавить небольшое кол-во щёлочи, то гидроксильные группы этой щёлочит связываются катионами аммония с образованием почти не диссоциирующего аммиака, рН снова не изменится.

р H = 14 – pK_b - р(С _b /С a)

pK_{b -} показатель основности.

С_a –концентрация основания

С_b –концентрация соли

Использование: при комплексонометрическом определении катионов некоторых металлов (магния, кальция, свинца) применяют аммиачный буфер. Ацетатный буфер применяют при отделении ионов бария от ионов кальция и стронция с помощью дихромат-ионов.

12. Окислительно-восстановительные системы….