Гідроліз солей. Ступінь та константа гідролізу 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Гідроліз солей. Ступінь та константа гідролізу



ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ це реакція взаємодії йонів солі з водою, в результаті якої утворюється слабка кислота і (або) слабка основа і змінюється рН розчину.

Більшість реакцій гідролізу – оборотні:

Pb(NO3)2 + H2O → Pb(OH)(NO3) + HNO3

Na2HPO4 + H2O →NaH2PO4 + NaOH

У результаті гідролізу в розчинах багатьох солей утворюється кисле або лужне середовище. Деякі солі повністю розкладаються у воді, тобто повністю гідролізують і не можуть існувати у вигляді розчинів. В таблиці розчинності солей вони позначені знаком ().

þ Реакція ГІДРОЛІЗУ
сіль+вода = основа + кислота NH4Cl + H2O «NH4OH + HCl

 

Ця реакція є зворотною до реакції утворення солей.

основа + кислота = сіль+вода NH4OH + HCl «NH4Cl + H2O  


þ Реакція НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ

 

Основи і кислоти можуть бути сильними і слабкими, тому солі мож­на розділити на чотири типи.

þ ТИПИ СОЛЕЙ

Розглянемо реакції гідролізу цих типів солей.

1. Солі, утворені сильними основами і слабкими кислотами, гід­ролізують за аніоном, їх розчини мають лужне середовище (рН >7).

Приклади солей: Na2CO3; CH3COONa; KCN; Na2S; K2SiO3

Приклад рівняння гідролізу:

K2SiO3 +2H2O = 2КОН + H2SiO3

2K+ + SiO32 + 2H2O = 2K+ + 2ОН + H2SiO3¯

SiO32 + 2H2O = 2ОН + H2SiO3

Висновок: 1. В реакції гідролізу бере участь АНІОН солі.

2. рН>7, середовище розчину солі стає лужним.

ü Якщо ліки гідролізують за аніоном і утворюють лужне середовище, приймати їх треба перед їжею, інакше вони нейтра­лі­зу­ються шлунковим соком.

2. Солі, утворені слабкими основами і сильними кислотами гід­ро­лізують за катіоном, їх розчини мають кисле середовище, рН<7.

Приклади солей:

A12(SO4)3; FeCl3; CuBr2; NH4C1; Zn(NO3)2; (NН4)2Cr2O7.

Приклад рівняння реакції гідролізу:

FeCl3 + 3Н2О = Fe(OH)3 + 3НCl

Fe3+ + 3Сl + 3H2O = Fe(OH)3 + 3H+ + 3Сl

Fe3++ 3H2O = Fe(OH)3¯ + 3H+

Висновок: 1. В реакції гідролізу бере участь КАТІОН солі

2. рH<7, середовище розчину солі стає кислим.

ü Ліки, які гідролізуютьза катіоном і утворюють кисле середовище приймати треба після їжі, щоб не викликати подразнення слизової шлунку.

3. Солі, утворені слабкими основами і слабкими кислотами гідролізують за катіоном і аніоном, розчини цих солей мають нейтральне, слабокисле або слаболужне середовище, рН≈7.

Приклади солей: A12S3; Cr2S3; CH3COONH4; (NH4)2CO3.

Приклад реакції гідролізу:

(NН4)2СО3 + 2Н2О = 2NH4OH + Н2СО3

2NH4+ + СO32 + 2Н2О = 2NH3 + СО2­ + 3Н2О

Висновок: 1. В реакції гідролізу бере участь КАТІОН і АНІОН солі

2. рН = 7. розчин має нейтральне середовище.

Якщо утворюється два слабкі електроліти, то гідроліз протікає не­оборотно­.

A12S3 + 6H2O = 2А1(ОН)3¯ + 3H2

Тому сульфід алюмінію не може існувати у вигляді водних розчинів, може бути одержаний тільки "сухим способом", наприклад, взаємодією елементів при високій температурі:

2A1 + 3S = A12S3

і повинен зберігатись в герметичних посудинах, в які не потрапляє волога.

ü Якщо ліки піддаються повному гідролізу, вони вміщуються в капсули, які повинні розчинитися у визначеному місці шлунково-кишкового тракту.

4. Якщо сіль утворена с­ильною основою і сильною кислотою гід­­­роліз не відбувається, середовище завжди (!) нейтральне, рН=7.

Наприклад в розчинах NaCl, K2SO4, К2Сr2О7, Ba(NO3)2 гідроліз не відбувається.

NaCl + Н2О = NaOH + HC1

Na+ + Сl + Н2О = Na+ + ОН + Н+ + Сl

Н2О = Н+ + ОН

ü Якщо лікарські речовини не гідролізують, їх можна приймати у будь-який час і вводити у вигляді ін'єкцій безпосередньо в кров.

Буферні розчини.

Буферними називають розчини, які здатні зберігати значення рН при розведенні або при додаванні невеликих кількостей кислоти чи лугу, а також при їх концентруванні.

До таких розчинів належать:

1) розчини, що містять слабку кислоту і сіль цієї кислоти з сильною основою: СН3СООН + СН3СООNa - ацетатний буфер рН (3,72-5,57) (4,65)

2) розчини, що містять слабку основу і сіль цієї основи з сильною кислотою 40Н + NH4Cl - аміачний буфер (8,43-10,28) (9,37)

3) розчини, що містять солі багатоосновних слабких кислот 2НР04 + NаН2P04 - фосфатний буфер pН(5,91-7,73) (6,81)

рН для даного складу буферу є величина постійна, однак змінюючи співвідношення в концентрації кислоти і солі можна одержувати в кожному випадку інше значення буферної системи, яка може бути в деяких певних границях.

Механізм дії буферних розчинів.

В ацетатному буфері кислота і сіль піддаються дисоціації

СНзСООН СНзСОО-+

СНзСООNа СНзСОО- + Nа+

Якщо до такого розчину додати кислоту, яка в розчині протолізується

НСІ + Н2О = СІ- + Н3О+

то в розчині буде проходити реакція нейтралізації.

СН3СОО- + Н3О+ СН3СООН + Н2О

Отже, H+ сильної кислоти зв’язуються з аніонами слабкої кислоти, яка є малодисоційованою і тому реакція середовища майже не змінюється.

Якщо ж до цього самого розчину додати сильну основу NаОН, то будуть відбуватись такі процеси:

електролітична дисоціація NаОН = Na+ + ОН-

протоліз СНзСООН+Н2О = СН3СОО- 3О+

нейтралізація Н3О++ ОН- = 2Н2О

Отже, реакція середовища майже не змінюється.

Для розрахунку кислотного буферного розчину використовують формулу:

звідси

або

 

а для основних буферів рівняння Гендерсона-Гассельбаха:

 

або

Здатність буферних розчинів протидіяти зміні pН називають буферною дією. Межі, в яких проявляється ця дія називається буферною ємністю.

Буферна ємність - це розрахункова величина, яка визначається кількістю еквівалентів сильної кислоти п (1/1 НСІ) або п (1/2 Н2S04) або сильної основи п (1/1 NаОН), п (1/2 Вa(ОН)2) що треба додати до 1 л. буферного розчину, щоб змінився на одиницю.

Якщо В - буферна ємність, а п (Н3О+) і п (ОН-) — молярні концентрації еквівалентів відповідно кислоти і основи, то

Із досліджувальної пари співвідношення концентрацій кислоти до солі =1: 10

= A ± 1

Якщо С солі = С кислоти, то = A

Біохімічні буферні системи.

В організмі є 4 біохімічні буферні системи: гідрокарбонатна, фосфатна, гемоглобінова і білкова, кожна з них має в своєму складі слабку кислоту і її сіль з сильною основою.

Гідрокарбонатні буферні системи - найбільш сильний буфер плазми крові і позаклітинної рідини. Значення рН плазми залежить від співвідношення компонентів буферної системи, яке для рН =7,4 складає:

[ НСО3-]: [ Н2СО3] = 20: 1

Робота гідрокарбонатної буферної системи спрямована на нейтралізацію кислих і лужних продуктів. Якщо у систему надходять кислі продукти (наприклад НСІ), то відбуваються такі протолітичні реакції:

НСІ + Н20 = Сl + НзO+

NаНСО3 = Nа+ + НСО3 -

Н3О+ + НСО3- = Н2СО3 + Н2О

Таким чином надлишкова концентрація йонів нейтралізується з утворенням слабкої карбонатної кислоти, надлишок якої в присутності ферменту карбоангідрази (КА) розкладається:

Н2СО3 = СО2 + Н2О

СО2 вилучається через легені і рівновага знову відновлюється.

При надходженні лужних продуктів у реакцію вступає кисла частина буферної системи:

NаОН = Nа+ +ОН-

Н2СО3 + ОН- = НСО3- + Н2О

У цьому випадку сильна основа зaмінюється йонами НСО3-, які виводяться нирками.

Фосфатна система - найбільш сильний внутршньоклітинний фактор.Складається з: Н2PO4-+ НPO4-2. pН = 7,4

Білкова буферна система складається в основному з альбумінів плазми, які є амфолітами, бо містять всередині самої молекули як кислотні групи – СООН, які можуть взаємодіяти з основними факторами, так і аміногрупи - NH2, які маючи основні властивості взаємодіють з кислотними факторами.

Буферна система оксигемоглобін – гемоглобін характеризується рівновагою між йонами гемоглобіну Нb- і гемоглобіном ННb, який є досить слабкою кислотою (КHHb =6,3 . 10 -9)

Нb- + Н3О+ = ННb + Н2О

Нb- + Н2О = ННb + ОH -

Гемоглобін HНb приєднює кисень і утворює оксигемоглобін HНb02

HНb + О2 = HНbО2

При цьому йони Нb02 - теж взаємодіють з кислотними і основними факторами.

HbО2- + Н3О+ = HНbО2 + Н2О

HbО2- + Н2О = HНbО2 + ОН-

Таким чином всі рівноваги гемоглобінової системи пов’язані між собою. Частка цієї буферної системи становить ~ 75% буферної ємності крові.

Наявність таких буферних систем в організмі дозволяє нам переносити кислі і лужні продукти, які потім нейтралізуються і в цілому система людини має постійний кислотно-основний баланс.

Особливо важливе значення кислотно-основний баланс має для стану зубів, які приймають на себе вплив з навколишнього середовища кислотних і основних факторів.

Приклади роз’язування задач.

Задача 1.

Аміачна буферна система складається з 100 мл розчину гідроксиду амонію з молярною концентрацією еквівалентів 0,1 моль/л і 50 мл хлориду амонію з молярною концентрацією еквівалентів 0,2 моль/л. (). Визначити рН даної системи. Як зміниться рН даного аміачного буферу при доливанні до нього 10 мл розчину кислоти з молярною концентрацією еквівалентів 0,2 моль/л.

Розв'язок:

Так як аміачна буферна система при дисоціації NH4OH = NH4+ + OH- утворює йони ОН-, то їх концентрацію можна розрахувати за формулою:

, звідси

Якщо до даного розчину додати кислоти, то кількість основи в ньому зменшиться і згідно попереднього рівняння можна визначити концентрацію [OH-] в даному буфері:

Отже, рН системи зміниться із 9,25 до 9,16

Задача 2.

Розрахуйте які об’єми розчинів гідрофосфату і дигідрофосфату натрію з молярними концентраціями еквівалентів 0,1 моль/л треба взяти для приготування 100 мл буферного розчину з рН 6,8. ()

Розв'язок:

Якщо буферний розчин має рН 6,8 то можна визначити концентрацію [ H+ ] визначивши антилогарифм числа –6,8.

-6,8=-7+0,2

10-6,8=100,2*10-7=1,59*10-7

Використавши попередню формулу:

приймемо за VК= = х, а VC = =100 -x

Розв’язок рівняння дасть

2,56(100- х) = х

256 =,56* х

х = 72

Отже, для приготування 100 мл фосфатного буферу необхідно взяти 72 мл розчину NaH2PO4 і 100-72 = 28 мл розчину Na2HPO4 з молярною концкнтрацією еквівалентів 0,1 моль/л.

Заняття №6

Тема: Йонний добуток води. Водневий показник.

Актуальність теми: Біохімічні процеси в організмі людини проходять у водних розчинах. При цьому водне середовище може бути нейтральним, кислим чи основним. Організм успішно справляється з кислотно-основною рівновагою і рН біологічних рідин залишається сталим, що забезпечує його нормальний життєвий рівень. Знання рН біологічних рідин дозволяє виявити патологічні зміни в організмі, попереджувати хвороби.

Навчальні цілі:

Знати: Значення рН шлункового соку, слини і інших біологічних рідин, від чого залежить значення рН різних розчинів.

Вміти: Визначати рН розчинів за допомогою індикаторів. Розраховувати теоретичне значення рН різних розчинів.

Самостійна позааудиторна робота студентів.

1. Напишіть рівняння гідролізу соди.

2. Концентрація водневих йонів в розчині 1.10-3 моль/л. Обчисліть рН і рОН розчину. Вкажіть середовище.

3. Концентрація гідроксильних йонів в розчині 1.10-3 моль/л. Обчисліть рН і рОН розчину. Вкажіть середовище.

4. Обчисліть рН розчину оцтової кислоти, хлоридної кислоти та гідроксиду амонію з молярною концентрацією еквівалентів 0,01 моль/л.

Контрольні питання.

1. Сильні і слабкі електроліти. Ступінь і константа дисоціації.

2. Кислотно-основні індикатори. Універсальний індикатор.

3.Як визначити ступінь дисоціації?

4.Що таке константа дисоціації? Напишіть її вираз для карбонатної кислоти.

5.Закон розведення Оствальда.

6.Напишіть рівняння і константу дисоціації води.

7.Що таке йонний добуток води?

8.Що таке водневий показник розчину?

9.Які значення рН в кислих, лужних і нейтральних розчинах?

10.Що таке активність розчину?

11. Дайте визначення кислот і основ з точки зору протонної теорії.

Приклад завдань для тестового контролю:

1. Що таке ацидоз?

а) зміщення рН середовища в організмі у лужну сторону;

б) розрідження крові внаслідок плазмолізу;

в) зміщення рН середовища в організмі у кислу сторону;

г) підвищене згортання крові.

2. Значення рН крові людини в нормі:

а) 7,63; б) 7,36; в) 7,46; г) 7,56.

3. Розрахувати рОН розчину гідроксиду амонію з концентрацією 0,2 моль/л, якщо ступінь дисоціації α=0,042

а) 4,2; б) 2,08; в) 4,16; г) 3,06.

4. При розчиненні якої із солей середовище нейтральне:

а) Na2CO3; б) NН4Cl; в) ВaCl2; г) CuSO4.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-23; просмотров: 1497; 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 - 54.198.154.234 (0.094 с.)