ВЛИЯНИЕ ОДНОИМЕННЫХ ИОНОВ НА ДИССОЦИАЦИЮ СЛАБОГО ЭЛЕКТРОЛИТА. БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ

В разд. 16.4 мы рассмотрели влияние добавления ионов ОН“ на диссоциацию уксусной кислоты. Эквивалентное количество ионов ОН“ заставило уксусную кислоту продиссоциировать практически полностью. Очевидно, что добавление одноименных ионов Н* или Ас" сдвинет положение равновесия

влево, т. е. будет подавлять диссоциацию. Например, в 0,1 моль/л раство- ре уксусная кислота диссоциирована на % 1,3 % (а =у/ 1,8 • 10” ^ /0,1 % % 1,3- 10~2). Если к 900 мл такого раствора добавить 100 мл НС1 или другой сильной кислоты концентрацией 0,1 моль/л, то концентрация водородных ионов будет равна 0,01 моль/л (нетрудно убедиться, что вклад от диссоциации НАс будет много меньше). Следовательно, степень диссоциации НАс понизится до значения, определяемого равновесными концентрациями:

Отсюда

т. е. степень диссоциации слабого электролита - уксусной кислоты понизится примерно в 7 раз при добавлении к ней меньшего количества другой, сильной, кислоты.

Точно такой же эффект произведет эквивалентная добавка соли уксусной кислоты, например ацетат натрия. Крайне важным свойством раствора, содержащего такую смесь, является его малая чувствительность к добавлению кислоты или щелочи. Дело в том, что в системе

присутствует избыток ионов Ас” по отношению к ионам Н*. Добавление ионов Н* поэтому приведет к дополнительной их ассоциации с ионами Ас”, в результате чего pH почти не изменится. Добавление ионов ОН” усилит диссоциацию уксусной кислоты с тем же эффектом. Разбавление раствора в целом также мало повлияет на кислотность, так как диссоциация уксусной кислоты в большей степени определяется избытком ионов Ас”, чем концентрацией кислоты. Действительно, для раствора, содержащего НАс и NaAc, концентрации Ск и Сс, соответственно, равновесные концентрации будут [ НАс] ** Ск, [ Ас" ] ^ Сс и Сс[ Н* ]/ Ск = К> т. е. [ Н* ]= = (Скс) А, и если Ск и Сс достаточно велики, то их небольшие изменения практически не сказываются на [Н*].

Таким образом, концентрация водородных ионов в таких смесях, называемых буферными растворами, определяется соотношением концентраций кислоты и соли (или слабого основания и соли с одноименным катионом) и константой диссоциации слабого электролита. Очевидно, что, подбирая соответствующим образом компоненты и концентрацию буферного раствора, можно стабилизировать любую концентрацию водородных ионов в растворе. Например, для рассмотренного буферного раствора, содержащего уксусную кислоту и ацетат натрия (ацетатный буфер) в равных концентрациях, [Н*] = 1,8 • 10” 5 и pH = 4,7. Варьирование концентраций уксусной кислоты и ацетата позволяет использовать ацетатный буфер для стабилизации pH в интервале от 3,6 до 5,6. Другие хорошо известные буферные растворы используются для других интервалов pH: для области близкой к нейтральной (5,3-8,0) - фосфатный буфер

K.H2PO4 в смеси с Na2HPC>4, для щелочной (7,8-10,0) - смесь борной кислоты с гидроксидом натрия.

Заканчивая эту главу, посвященную в значительной мере кислотноосновным равновесиям с участием слабых электролитов, подчеркнем еще раз, что при расчете равновесий в растворах слабых электролитов необходимо учитывать равновесия диссоциации всех присутствующих в растворе слабых электролитов, включая воду. Это заключение окажется нам весьма полезным и при изучении обменных реакций в растворах электролитов, которым посвящена следующая глава.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >