4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів icon

4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів




Назва4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів
Сторінка3/8
Дата27.09.2012
Розмір1.38 Mb.
ТипДокументи
1   2   3   4   5   6   7   8

^ 3. РІВНОВАГА В СИСТЕМАХ ОСАД - РОЗЧИН. ДОБУТОК РОЗЧИННОСТІ


В аналітичній практиці дуже широко використовують процеси утворення і розчинення осадів. Розчинність різних речовин в одному і тому ж розчиннику або однієї речовини в різних розчинниках може коливатися у дуже широких межах. Кількісно розчинність визначають вмістом речовини (концентрацією) у насиченому розчині, тобто такому, який характеризується динамічною рівновагою за умови сталої температури:

нерозчинена речовина (осад) ↔ речовина у розчині.

Всі солі, в тому числі і малорозчинні, відносяться до сильних електролітів. Через це при осадженні чи розчиненні малорозчинної солі у водному розчині в рівновазі з осадом знаходяться тільки йони солі. Рівняння динамічної рівноваги має вигляд

.

В стані рівноваги за умови сталої температури за одиницю часу в розчин переходить така кількість сполуки, яка за цей же час з розчину випадає в осад. Ця динамічна гетерогенна рівновага описується правилом добутку розчинності.

В насиченому розчині при сталій температурі добуток активностей йонів малорозчинного електроліту є сталою величиною і називається добутком розчинності (ДР).

або (3.1)

, (3.2)

де і - відповідно концентрації катіонів і аніонів;

і- коефіцієнти активностей катіонів і аніонів.

Оскільки розчинність малорозчинного електроліту у воді дуже мала, то й концентрація йонів у розчині буде малою, а йонна сила розчину буде близькою до нуля. Тому коефіцієнти активностей йонів в таких розчинах будуть дорівнювати одиниці або наближатимуться до неї. Через це у виразах добутків розчинності можна замість добутку активностей брати добуток концентрацій йонів.

. (3.3)

Це значно спрощує розрахунки розчинності малорозчинних сполук.

Вираз добутку розчинності малорозчинної сполуки , що дисоціює за рівнянням

,

матиме вигляд

. (3.4)

Умови виділення та розчинення осаду електроліту:

- якщо , то розчин пересичений, осад випадає;

- якщо , то розчин насичений, система знаходиться у стані рівноваги;

- якщо , то розчин ненасичений, осад розчиняється.

Осадження вважається повним, якщо концентрація йонів в розчині не перевищує 10-6моль/л або 10-4г/л (межа чутливості аналітичних терезів).

Величина добутку розчинності використовується не тільки при вирішенні різних питань, пов’язаних з йонів осадженням у вигляді малорозчинних сполук, але і при визначенні умов переведення малорозчинних осадів у розчин. Важливою характеристикою малорозчинних сполук є їх розчинність в різних розчинниках.

Для бінарної малорозчинної сполуки розчинність розраховується за рівнянням

, (3.5)

для малорозчинних сполук типу

. (3.6)

Для розчинення осаду треба зменшити концентрацію хоча б одного з йонів, що входить до складу малорозчинної сполуки. Це можливо внаслідок: утворення слабкого електроліту; утворення стійких комплексних йонів; зв’язування йонів у летку сполуку; зміни ступеня окиснення.


^ 3.1. Розв’язування типових задач

Задача 1. Визначте кількість грамів йонів в 1л насиченого розчину Барій ортофосфату. Розрахуйте, як зміниться концентрація йонів , якщо в 1л цього розчину розчинити 16,4г Натрій ортофосфату? .

Розв’язування. Ва3(РО4)2 – це малорозчинна сполука, яка дисоціює за рівнянням .

Оскільки з однієї молекули солі Ва3(РО4)2 утворюються 3 йони і 2 йони , то прийнявши концентрацію солі в розчині за Х, одержимо і . Тоді

.

Розрахуємо розчинність цієї сполуки за рівнянням (3.6)

.

Концентрація йонів у розчині дорівнює

моль/л,

а в г/л г/л.

При введенні в розчин солі Na3PO4 можна прийняти, що загальна концентрація йонів в розчині буде дорівнювати концентрації цієї солі. Концентрацією йонів , що утворюються при розчиненні Ва3(РО4)2, можна знехтувати, оскільки розчинність цієї сполуки дуже мала.

Визначимо молярну концентрацію солі Na3PO4:

г/моль; моль/л; моль/л.

Вираз добутку розчинності Ва3(РО4)2 після додавання у розчин солі Na3PO4 матиме вигляд .

Звідси моль/л.

Концентрація йонів після додавання до 1л розчину 16,4г Na3PO4 зменшилась у

разів.

Задача 2. Визначте добуток розчинності Стронцій карбонату, якщо його розчинність при 25оС дорівнює 0,001554г/л. г/моль.

Розв’язування. Визначимо розчинність в моль/л

моль/л.

Стронцій карбонату дисоціює за схемою

.

Виходячи з рівняння дисоціації, одержуємо формулу добутку розчинності

.

Задача 3. Розрахуйте величини рН, при яких починається і закінчується осадження кобальт гідроксиду з 0,1М розчину Кобальт сульфату. .

Розв’язування. У розчині дисоціює за схемою

.

Тоді добуток розчинності становитиме

.

Оскільки - сильний електроліт і при дисоціації однієї молекули солі утворюється один йон , то моль/л, а

.

Звідси

моль/л.

Виходячи з йонного добутку води, маємо

моль/л.

Водневий показник розчину на початку осадження буде дорівнювати

.

В кінці осадження концентрація йонів повинна дорівнювати 10-6моль/л.

Тоді ,

,

а .

Задача 4. Визначте, чи випаде осад Нікель сульфіду з 0,1М розчину Нікель сульфату, що містить 0,2М етанової кислоти, при насиченні розчину дигідроген сульфідом при кімнатній температурі? ; ; ;.

Розв’язування. Дигідроген сульфіду – слабка кислота, яка дисоціює за схемою .

Звідси

,

а .

Концентрацію йонів гідрогену в розчині слабкої етанової кислоти розрахуємо за рівнянням (2.17)

моль/л.

Тоді

моль/л.

Оскільки - сильний електроліт, то моль/л.

Осадок малорозчинної сполуки буде випадати за умови, якщо .

.

Отже, за цих умов осад буде випадати.

^ 3.2. Задачі для самостійної роботи


1. Визначте розчинність ферум (ІІІ) гідроксиду і концентрацію йонів Fe3+ (г/л) в насиченому розчині. .

2. Визначте добуток розчинності Кальцій карбонату, якщо його розчинність дорівнює 0,00069г/л при 25оС.

3. Розчинність Кальцій карбонату при 250С дорівнює 0,00069г/л. Визначте, у скільки разів зменшиться розчинність Кальцій карбонату, якщо до 0,5л цього розчину додати 10,6г ? .

4. Визначте, чи буде випадати осад Плюмбум (ІІ) хлориду при змішуванні 0,05н розчину Плюмбум (ІІ) нітрату з рівним об’ємом 0,05н розчину гідроген хлориду? .

5. Обчисліть, чи буде утворюватись осад Стронцій сульфату при змішуванні рівних об’ємів 0,001М розчинів і ? .

6. Визначте, чи буде випадати осад Барій сульфату при змішуванні рівних об’ємів 0,001М розчинів і ? .

7. Концентрація йонів у водному розчині дигідроген сульфіду дорівнює 1,2∙10-13 моль/л. Визначте, чи буде випадати осад Плюмбум сульфіду в насиченому розчині Плюмбум (ІІ) хлориду? ; .

8. Розрахуйте, чи буде випадати осад Плюмбум сульфату, якщо змішати рівні об’єми 10-4М розчину і 10-3М розчину ?

9. Обчисліть величини рН, при яких починається і закінчується осадження алюміній (ІІІ) гідроксиду, якщо , а початкова концентрація йонів в розчині – 0,1 моль/л.

10. Визначте кількість грамів йонів в насиченому розчині . .

11. Розрахуйте кількість грамів йонів в насиченому розчині Кальцій ортоарсенату. .

12. Визначте кількість грамів йонів в насиченому розчині берлінської блакиті. .

13. Обчисліть величини рН, при яких починається і закінчується осадження Кадмій сульфіду з 0,01М розчину Кадмій сульфату при насиченні водного розчину дигідроген сульфідом з концентрацією 0,1М. . .

14. Розрахуйте величини рН, при яких починається і закінчується осадження Манган сульфіду з 0,001М розчину Манган (ІІ) хлориду при насиченні водного розчину дигідроген сульфідом з концентрацією 0,1М. . .

15. Визначте величини рН, при яких починається і закінчується осадження ферум (ІІ) гідроксиду і ферум (ІІІ) гідроксиду з 0,1М розчинів відповідних солей. Поясніть різницю в кислотності розчинів. ; .

16. Обчисліть величину рН, при який починається осадження хром (ІІ) гідроксиду і хром (ІІІ) гідроксиду з 0,1М розчинів відповідних солей. Поясніть, якому ступеню окислення хрому надають перевагу при його відділенні шляхом осадження розчином аміаку? .

17. Розрахуйте добуток розчинності Барій пірофосфату, якщо в 100мл розчину міститься 88,47∙10-4г .

18. Визначте, чи випаде осад , якщо змішати рівні об’єми 0,01М розчинів , і . ; ; .

19. Розчин містить 0,16г бром-іону. Визначте кількість мілілітрів 10-2М розчину Плюмбум (ІІ) нітрату, який потрібен для осадження . .

20. Визначте, чи буде досягнуте повне осадження Кобальт сульфіду, якщо пропускати дигідроген сульфіду до насичення через 0,01М розчин Кобальт (ІІ) хлориду при рН=7? ; ; .

21. Чи можна вважати розчин Аргентум ортофосфату насиченим, якщо концентрація йонів в цьому розчині дорівнює 9,6∙10-6 моль/л? .

22. Розрахуйте, чи буде утворюватись осад магній (ІІ) гідроксиду з 0,02М розчину Магній (ІІ) хлориду у присутності 0,02М розчину Амоній хлориду? .

23. Визначте концентрацію хромат-іонів на початку осадження Плюмбум хромату з 0,01М розчину Плюмбум (ІІ) нітрату. .

24. Чи можливе осадження Цинк сульфіду з розчину, що містить 0,04моль/л Цинк сульфату і 0,4моль/л Амоній хлориду, насиченого дигідроген сульфідом? ; ; .

25. Визначте концентрацію амоній гідроксиду, при якій починається утворення осаду ферум (ІІІ) гідроксиду з 0,001М розчину Ферум (ІІІ) хлориду. ; .

26. Визначте концентрацію йонів : а) в насиченому розчині Плюмбум хромату; б) в насиченому розчині Плюмбум хромату в присутності 0,01М розчину ; в) в насиченому розчині Плюмбум хромату в присутності 0,01М розчину . .

27. Розрахуйте, чи буде утворюватись осад Манган сульфіду при насиченні гідроген сульфідом розчину, що містить 0,01М , 0,1М і 0,01М ? ; ; ; .

28. Визначте рН розчину, при якому з 0,01М Ферум (ІІ) сульфату не буде випадати осад Ферум (ІІ) сульфіду при насиченні цього розчину дигідроген сульфідом. ; ; .

29. Визначте добуток розчинності Плюмбум (ІІ) йодиду, якщо для розчинення 1,16г цієї солі потрібно 2л води.

30. Визначте залишковий вміст йонів (г/л) при насиченні розчину гідроген сульфідом при рН=1. ; ; .

^ 4. РЕАКЦІЇ КОМПЛЕКСОУТВОРЮВАННЯ І ОКИСНЕННЯ-ВІДНОВЛЕННЯ В ХІМІЧНОМУ АНАЛІЗІ


Комплексні сполуки широко використовують як в якісному, так і в кількісному аналізі речовин. Найчастіше їх застосовують у гравіметричному, титриметричному, спектрофотометричному аналізі, при маскуванні сторонніх йонів та розчиненні осадів.

В молекулі комплексної сполуки центральне положення займає позитивно заряджений йон, який називається комплексоутворювачем. З ним зв’язані йони або молекули, які називають лігандами. Разом з центральним йоном ліганди утворюють внутрішню сферу комплексної сполуки, яку при написанні беруть у квадратні дужки. Йони, що розміщуються за внутрішньою сферою утворюють зовнішню сферу комплексної сполуки.

У водних розчинах комплексні сполуки дисоціюють за типом сильного електроліту на прості та комплексні йони. В свою чергу комплексні йони у водному розчині дисоціюють як слабкі електроліти.

.

Міцність комплексних йонів характеризується константами нестійкості комплексу.

, (4.1)

де - рівноважна концентрація йонів комплексоутворювача;

- рівноважна концентрація йонів ліганду в ступені, що дорівнює координаційному числу – m; - рівноважна концентрація комплексного йона в розчині; р – заряд комплексного йона.

Комплексний йон тим стійкіший, чим менша його константа нестійкості. Величини констант нестійкості залежать від природи комплексу і температури.

Реакції окиснення – відновлення також мають велике значення у хімічному аналізі. До них відносяться реакції, в яких відбувається перехід електронів від йонів або атомів одних речовин до інших.

Кількісною характеристикою реакцій окиснення – відновлення є окисно–відновний потенціал. На електродний потенціал окисно – відновної системи впливають активності (концентрації) окисної і відновної форми, температура і, в багатьох випадках, рН середовища. Залежність електродного потенціалу (φ) від цих факторів виражає рівняння Нернста

(4.2)

де φо – стандартний окисно – відновний потенціал даної системи, В; F – стала Фарадея ( 96484 Кл/моль ); R – універсальна газова стала ( 8,31 Дж/моль∙К ); n – кількість електронів, що беруть участь в електродному процесі; і - активності окисної і відновної форм системи. Т – абсолютна температура, К;

Якщо в рівнянні Нернста замість буквених позначень внести їх числові значення, взяти температуру 298К, замінити натуральний логарифм десятковим, то одержимо рівняння Нернста, зручне для розрахунків потенціалу окисно – відновної системи

. (4.3)

Для розбавлених розчинів активність окисної та відновної форм можна замінити їх рівноважними концентраціями. Тоді рівняння Нернста матиме вигляд

. (4.4)

Для металевих редокс – систем розрахункова формула виглядає наступним чином

або . (4.5)

У випадках, коли оксигенвміщуюча окисна форма переходить у відновну за участю йонів гідрогену, треба при розрахунках потенціалу враховувати рН середовища

або , (4.6)

де - відповідно активності і концентрації окисної та відновної форм системи; - відповідно активність і концентрація йонів гідрогену в розчині, m – число йонів гідрогену, що приймають участь у реакції.

Потенціал водневого електрода визначається за рівнянням

або , (4.7)

де , - відповідно активність і концентрація йонів гідрогену в розчині; - відповідно показник активності йонів гідрогену і водневий показник.

Електрорушійну силу гальванічного елемента можна обчислити за формулою

, (4.8)

де і - відповідно потенціал катода і анода, В.

Електрорушійну силу концентраційного елемента, що складається з двох однакових електродів, занурених у розчини одного і того самого електроліту різної концентрації, можна визначити за рівнянням

, (4.9)

де і - активності йонів металу в розчинах за умови, що > .

Константу рівноваги окисно – відновної реакції розраховують за рівнянням

, (4.10)

де , - стандартні потенціали окисника і відновника, В; n – кількість електронів, що приймає участь в окисно – відновній реакції.

1   2   3   4   5   6   7   8

Схожі:

4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів icon4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів
Вступ
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconО. В. Орлова; моз україни; Луган держ мед ун-т; кафедра фарм
...
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconМетодичнІ вказівки
...
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconКалендарний план практичних занять з технології лікарських засобів для студентів ІІІ курсу фармацевтичного факультету на VІ семестр 2012-2013 н р. спеціальність „клінічна фармація
Розчини високомолекулярних сполук (вмс), колоїдні розчини. Приготування, оцінка якості, упакування, оформлення до відпуску, зберігання...
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів icon"Затверджено"
Приготування розчинів пепсину, желатину, крохмалю, метилцелюлози та інших напівсинтетичних та синтетичних високомолекулярних сполук....
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconВизначення показника заломлення та концентрації водних розчинів за допомогою рефрактометра
Рпл–2, оволодіти методикою експериментального визначення показників заломлення та концентрацій водних розчинів цукру, визначення...
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconI. Розчини. Кількісний склад розчинів. Приготування І стандартизація розчинів
Екологія І охорона навколишнього середовища”, які вивчають курс аналітичної хімії. Ними можуть користуватися студенти очної форми...
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconМіністерство освіти І науки, молоді та спорту україни херсонський державний університет
Даний екзамен з хімії розчинів повинен показати розуміння теоретичних основ хімії розчинів, уміння зв’язувати загальні та окремі...
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconМетодичнІ вказівки
Вимоги ізотонії, ізогідрії, ізоіонії. Розчини Рінгера-Локка, „Ацесоль”, „Дисоль” та ін. Напрямки вдосконалення технології розчинів...
4 Розчини. Способи вираження концентрації розчинів iconЗатверджую
Позначення І способи вираження класів чистоти. Методи очистки матеріалів від домішок за допомогою кристалізації з розплавів. Рівноважний...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи