Роль воды и растворов в жизнедеятельности. Физико-химические свойства воды, обусловливающие ее уникальную роль как единственного биорастворителя.Автопротолиз воды. Константа автопротолиза воды.



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Роль воды и растворов в жизнедеятельности. Физико-химические свойства воды, обусловливающие ее уникальную роль как единственного биорастворителя.Автопротолиз воды. Константа автопротолиза воды.



 

Организм человека на 60% состоит из воды, из них 42 приходится на внутриклеточную жидкость, а остальная часть на внеклеточную.

Вода – компонент высокоорганизованных процессов, универсальный растворитель.

Свойства воды:

1) высокое поверхностное натяжение(σ = 7,6 10-3Н \ м)

2) низкая вязкость

3) обладает большой теплотой испарения

4) высокая теплоемкость

5) высокий дипольный момент, связан со строением воды.

На двух гибридных орбиталях находятся по 2 неподеленных пары электронов, что обуславливает сильный отрицательный заряд, электронная плотность водорода смещается к кислороду, что обеспечивает положительный заряд на атоме водорода.

6.имеет аномально высокие температуры кипения и плавления – способность образовывать водородные связи.

7.Высокая диэлектрическая проницаемость (ξ = 78,8)

Водородная связь – связь между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заряженным атомом другой молекулы (F,O,N,Cl,S).

Водородная связь широко распространена и играет важную роль при ассоциации молекул и в процессе диссоциации

Энергия водородной связи = 20 – 25 кДж \ моль

Наряду с межмолекулярной водородной связью существует внутримолекулярная водородная связь.

Именно внутримолекулярные водородные связи играют основную роль в образовании пептидных цепей.

Водородная связь определяет вторичную и третичную структуру белков, а также устройство двойной спирали ДНК.

2.3. Автопротолиз воды

Все растворители условно можно разделить на две большие группы: апро-тонные и протолиты (или протонные растворители). Первые не обладают кислот­но-основными свойствами (углеводороды, бензол, CS2, СС14 и др.), а вторые (Н О, С2Н5ОН, СН3СООН, HF, NH3, H2S04 и др.) - участники реакций протолиза.

Н20 - основной растворитель в биологических системах, является амфолитом, способным самопроизвольно подвергаться слабой электролитической дис­социации или реакции автопротолиза:

н2о + н2о ирн- + н3о+

кис. осн. сопр. осн. сопр. кис.

Константа этого протолитического равновесия в соответствии с законом действующих масс равна:

Кс = [ОН-]-[Н30+]/[Н20]2. Равновесная концентрация растворителя [Н20] практически является вели­чиной постоянной, т. к. концентрация молекул Н20, распавшихся на ионы, по сравнению с концентрацией недиссоциированных молекул, как правило, очень мала. Поэтому две константы Кс и [Н20] объединяют в одну константу Ks = Кс • [Н20]2, отсюда Ks = [ОН" ] • [Н30+]. Индекс "s" - первая буква английского слова solvent - растворитель, дляводы принят индекс "в" - вода.

Величину Ksназывают ионным произведением растворителя или кон­стантой автопротолиза растворителя.

Для воды = Ks = [ОН-] • [Н30+] = 1 • Ю-14 при t = 25°С. Автопротолиз воды процесс эндотермический.

I *

Н20 + Н20 Ц ОН" + Н30+; DH = 55,9 кДж/моль

кис. осн. сопр. осн. сопр. кис.

В обычных условиях (t=25°) Кв = 1 • Ю-14 (моль/л)2, а т. к. в чистой воде [ОН-] = [Н30+], то концентрация каждого из ионов при 25°С будет равна:

в)1/2 = (10-14)1/2= Ю-7 моль/л

Следовательно, в чистой воде, где [ОН" ] = [Н30+] = 1*10"7моль/л, среда будет нейтральной. Исходя из этого ясно, что при:

30+] > [ОН" ], т. е. 10~6... 10"1 моль, среда будет кислой.

30+] < [ОН- ], т. е. 10~8... 10"14 моль, среда будет щелочной. Так как отрицательные степенные выражения неудобны в количественных расчетах, их заменяют логарифмическими функциями, которые называются по­казателями, таким образом:

рН - водородный показатель, это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

PH=-lg[H+]

рОН - гидроксильный показатель, отрицательный десятичный логарифм концен­трации гидроксид-ионов:

PH=-lg[OH-], рК^ - показатель ионного произведения воды.

Для чистой воды: рК^рН + рОН = 14 или рН = рОН =7 - среда нейтраль­ная.

В кислых растворах: [Н30+] > Ю-7; рН < 7- среда кислая.

В щелочных растворах: [Н30+] < Ю-7; рН > 7- среда щелочна

Автопротолиз воды – обратимый процесс образования равного числа катионов и анионов из незаряженных молекул жидкого вещества за счет передачи протона от одной молекулы к другой.

Понятие автопротолиза вытекает из протонной теории кислот и оснований Бренстеда-Лоури.

2 Н2О =Н3О++ОН-

 

Также легко проходит и обратный процесс:

Н3О++ОН-=2 Н2О или упрощенно

 

Н2О = Н++ОН-

Константа данного равновесия при 22 градусах равна:

Ка = [H+] [OH-] / [H2O] = 1.82 *10 -16



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-07; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.237.71.247 (0.008 с.)