Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания

Рассмотрим растворение в воде цианида аммония МН4СМ. Это также сильный электролит, который практически полностью диссоциирует на ионы в водном растворе:

Учитывая диссоциацию воды в момент растворения, получаем систему, содержащую следующие частицы: 1МН4, СЫ , Н ОН , Н20. Как мы видели ранее, взаимодействие между катионами аммония ]ТН4 и гидроксид-анионами ОН- приводит к образованию слабого электролита — гидроксида аммония (нашатырного спирта), а взаимодействие между катионами водорода Н+ и цианид-анионами СЫ приводит к образованию другого слабого электролита — цианида водорода (синильной кислоты). Итоговая реакция гидролиза может быть записана в виде

или в молекулярной форме

И та и другая формы записи показывают, что в результате гидролиза соли слабой кислоты и слабого основания продукты реакции не проявляют пи ярко выраженных кислотных, ни основных свойств и раствор будет иметь среду, близкую к нейтральной, с pH ~ 7.

Буферные растворы

Равновесные системы, образующиеся при гидролизе солей, обладают очень важным свойством. Если добавить в них некоторый избыток сильного основания или кислоты, то значение pH в растворах не изменяется. Они как бы смягчают оказываемое воздействие, играя роль своеобразного буфера.

Растворы называются буферными, если они сохраняют значение pH при прибавлении к ним определенного количества кислоты или щелочи.

Это свойство связано с тем, что в системах гидролиза по катиону избыточные ионы ОН связываются катионами соли в слабое основание, а избыточные ионы Н* реагируют с избытком слабого основания, находящегося в растворе, давая воду. В системах с гидролизом по аниону избыточные ионы Н+ связываются с анионами соли в слабую кислоту, а избыточные ионы ОН реагируют с избытком слабой кислоты, находящейся в растворе, также давая воду.

На практике наиболее часто используются водные кислотно-основные буферные растворы. Они содержат слабую кислоту и хорошо растворимую соль этой кислоты или слабое основание и хорошо растворимую соль, содержащую катион этого основания. Например, СН3СООН + СН3СОСЖа или ЫН4ОН + ЫН,С1.

Буферные свойства растворов характеризуются буферной емкостью.

Буферная емкость кислотно-основного буферного раствора соответствует числу эквивалентов сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к 1 л раствора, чтобы изменить его pH на единицу.

Буферная емкость, естественно, возрастает при увеличении начальных концентраций компонентов буферного раствора. Но она зависит не только от концентрации веществ буферной смеси, но и от соотношения концентраций компонентов буферного раствора. Так, для кислотных буферов (солей слабых кислот в смеси с самой кислотой) зависимость pH от концентрации компонентов имеет вид (рК = —1я К):

Таким образом, из всякой пары соль — кислота можно приготовить буферы с разными значениями pH. Но чем более отличаются друг от друга Скислоты и ^ашюна ПРИ одной и той же суммарной концентрации кислоты и соли, тем значительнее сказывается на pH изменение концентрации аниона Саниона, т.е. тем меньше буферная емкость.

Буферная емкость максимальна при равенстве концентраций компонентов. Поэтому буферный раствор часто готовят смешением растворов равной концентрации обоих компонентов или прибавлением к раствору одного компонента соответствующего количества реагента, приводящего к образованию равной концентрации сопряженной формы.

Для основных буферов формула для pH имеет вид

Ее анализ приводит к тому же выводу — максимальная буферная емкость достигается при равенстве концентраций соли и слабого основания. Интервал pH, в котором данная буферная смесь может поддерживать постоянное значение pH, называется областью буферирования. В справочной литературе имеются подробные рецепты приготовления кислотно-основных буферных растворов для различных значений pH:

• ацетатный буфер с pH ~ 4,74 имеет состав

• фосфатный буфер с pH ~ 6,60 имеет состав

• карбонатный буфер с pH ~ 9,93 имеет состав

Буферные свойства проявляют многие жидкие компоненты, входящие в состав живых организмов. Это является жизненно необходимым. Кислотно-щелочной баланс крови человеческого организма сохраняется ее буферными компонентами.

Так, допустимые значения pH крови человека составляют от 7,38 до 7,42 и не могут отклоняться даже на 10% от этого диапазона. При pH = 7,05 человек впадает в предкоматозное состояние, при pH = 7,00 наступает кома, а при pH = 6,80 — смерть.

Например, как следует из рис 15.3, для, например, ацетатного буфера (содержащего соль уксусной кислоты) в области буферирования pH = 12-НЗ буферная емкость составляет около 0,18 моль-эквивалентов КОН (10 г) на 1 л раствора.

Численное титрование буферных растворов

Рис. 153. Численное титрование буферных растворов

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >