Химические методы анализа - 10 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

19
4. Кислотные свойства двух растворителей близки, а основные
заметно различаются, как это было бы при смешивании третичного
бутанола с ацетоном:
K
s
(HM+HS) = [a (H
2
S
+
)]·[a (S
) + a (M
)] =
= [a (H
2
M
+
)]·[a (S
) + a (M
)]
5. Основные свойства растворителей близки, хотя кислотные
сильно различаются (например, диметилсульфоксид + вода):
K
s
(HM+HS) = [a (M
)] [a (H
2
M
+
) + a (H
2
S
+
)]
Из представленных ситуаций видно, что сольватация ионов Н
+
в
смешанных растворителях осуществляется молекулами обоих раство-
рителей (с образованием ионов H
2
M
+
, H
2
S
+
), если их основные свойст-
ва мало отличаются друг от друга (п.2), или одним растворителем, ос-
новность которого значительно превышает основность сорастворителя
(п.4).
Ионами лиата будут анионы растворителей (M
, S
), если ки-
слотные свойства растворителя и сорастворителя близки (п.2), либо
преимущественно анионы растворителя, кислотные свойства которого
выше, чем у сорастворителя (см. п.5).
Преимущества смешанных растворителей. Смешанные рас-
творители имеют ряд неоспоримых преимуществ перед индивидуаль-
ными, так как они могут быть получены, исходя из свойств, природы
индивидуальных растворителей, дающих возможность при смешива-
нии прогнозировать желаемые свойства и удлинять шкалу кислотности
для количественного дифференцированного титрования различных
смесей электролитов.
1. Одним из важнейших преимуществ смешанных растворителей
является высокая растворяющая способность в отношении веществ,
плохо или вовсе нерастворимых в индивидуальных растворителях. От-
мечено, что растворимость веществ в различных растворителях зави-
сит от полярности молекул растворителя и растворенного вещества:
полярные молекулы более растворимы в полярных растворителях, чем
в неполярных. Неполярные молекулы, в свою очередь, лучше раство-
ряются в неполярных растворителях.
2. Сорастворители очень часто препятствуют образованию осад-
ков или эмульсий, образующихся в процессе взаимодействия реаги-
рующих веществ в гомогенных системах.
3. Подбором соответствующих смесей растворителей можно из-
менить в желаемую сторону нивелирующе-дифференцирующие свой-
ства среды. В которой проводится дифференцированное титрование
смесей электролитов, и снижать вязкость растворителя, отличающего-
20
ся высокими дифференцирующими свойствами, но непригодного из-за
высокой его вязкости.
4. Добавки дешевых, чаще всего инертных растворителей, к до-
рогостоящим растворителям с высоко-дифференцирующими свойст-
вами, снижают расходы на реагенты, улучшают эффективность их ис-
пользования, повышают точность эксперимента, предотвращают про-
текание нежелательных побочных реакций.
I.1.5. Классификация растворителей
по признакам полярности
Растворители по признакам полярности делят на следующие
группы:
1. Неполярные и малополярные растворители (углеводороды и
их производные - бензол, гексан, тетрахлорид углерода и т.д.), не со-
держащие ни подвижных протонов, ни донорных атомов, способных к
образованию координационных связей. В таких растворителях воз-
можна только физическая сольватация, обусловленная слабыми и ко-
роткодействующими ван-дер-ваальсовыми силами.
2. Полярные растворители, характеризуемые наличием донор-
ных атомов, но не содержащие подвижных протонов: кетоны (ацетон,
метилэтилкетон, метилизобутилкетон), простые эфиры и диоксан, тре-
тичные амины (пиридин).
3. Полярные растворители, содержащие донорные атомы и под-
вижные протоны (вода, алифатические спирты, карбоновые кислоты,
первичные и вторичные амины и др.).
В растворителях последних классов возможны физическая и хи-
мическая сольватации. Физическая сольватация наблюдается главным
образом для недиссоциированных молекул, а также для ионов, недос-
таточно склонных к образованию координационных связей (многие
анионы, ионы щелочных и щелочноземельных металлов - Na
+
, K
+
, Ca
2+
,
Ba
2+
, органические ионы). Образование сольватов недиссоциирован-
ными молекулами обусловлена ван-дер-вааль-совыми и диполь-
дипольными взаимодействиями, а образование сольватированных ио-
нов (Ион·nS) - ион-дипольными взаимодействиями. До настоящего
времени не существовало приемлемой теории оценки чисел гидрата-
ции и особенно сольватных чисел ионов, образующих сольватную обо-
лочку с молекулами растворителя. Имеются отдельные сведения по n
S
ионов, определенных разными зарубежными и отечественными иссле-
дователями, но они, как правило, отличаются друг от друга на несколь-
ко единиц. Например, гидратное число иона К
+
равно 16 по Реми и 1.9 -
       4. Кислотные свойства двух растворителей близки, а основные –   ся высокими дифференцирующими свойствами, но непригодного из-за
заметно различаются, как это было бы при смешивании третичного         высокой его вязкости.
бутанола с ацетоном:                                                         4. Добавки дешевых, чаще всего инертных растворителей, к до-
               Ks (HM+HS) = [a (H2S+)]·[a (S−) + a (M−)] =             рогостоящим растворителям с высоко-дифференцирующими свойст-
                     = [a (H2M+)]·[a (S−) + a (M−)]                    вами, снижают расходы на реагенты, улучшают эффективность их ис-
       5. Основные свойства растворителей близки, хотя кислотные       пользования, повышают точность эксперимента, предотвращают про-
сильно различаются (например, диметилсульфоксид + вода):               текание нежелательных побочных реакций.
              Ks (HM+HS) = [a (M−)] [a (H2M+) + a (H2S+)]
       Из представленных ситуаций видно, что сольватация ионов Н+ в                   I.1.5. Классификация растворителей
смешанных растворителях осуществляется молекулами обоих раство-                              по признакам полярности
рителей (с образованием ионов H2M+, H2S+), если их основные свойст-
ва мало отличаются друг от друга (п.2), или одним растворителем, ос-          Растворители по признакам полярности делят на следующие
новность которого значительно превышает основность сорастворителя      группы:
(п.4).                                                                        1. Неполярные и малополярные растворители (углеводороды и
       Ионами лиата будут анионы растворителей (M−, S−), если ки-      их производные - бензол, гексан, тетрахлорид углерода и т.д.), не со-
слотные свойства растворителя и сорастворителя близки (п.2), либо      держащие ни подвижных протонов, ни донорных атомов, способных к
преимущественно анионы растворителя, кислотные свойства которого       образованию координационных связей. В таких растворителях воз-
выше, чем у сорастворителя (см. п.5).                                  можна только физическая сольватация, обусловленная слабыми и ко-
       Преимущества смешанных растворителей. Смешанные рас-            роткодействующими ван-дер-ваальсовыми силами.
творители имеют ряд неоспоримых преимуществ перед индивидуаль-                2. Полярные растворители, характеризуемые наличием донор-
ными, так как они могут быть получены, исходя из свойств, природы      ных атомов, но не содержащие подвижных протонов: кетоны (ацетон,
индивидуальных растворителей, дающих возможность при смешива-          метилэтилкетон, метилизобутилкетон), простые эфиры и диоксан, тре-
нии прогнозировать желаемые свойства и удлинять шкалу кислотности      тичные амины (пиридин).
для количественного дифференцированного титрования различных                  3. Полярные растворители, содержащие донорные атомы и под-
смесей электролитов.                                                   вижные протоны (вода, алифатические спирты, карбоновые кислоты,
       1. Одним из важнейших преимуществ смешанных растворителей       первичные и вторичные амины и др.).
является высокая растворяющая способность в отношении веществ,                В растворителях последних классов возможны физическая и хи-
плохо или вовсе нерастворимых в индивидуальных растворителях. От-      мическая сольватации. Физическая сольватация наблюдается главным
мечено, что растворимость веществ в различных растворителях зави-      образом для недиссоциированных молекул, а также для ионов, недос-
сит от полярности молекул растворителя и растворенного вещества:       таточно склонных к образованию координационных связей (многие
полярные молекулы более растворимы в полярных растворителях, чем       анионы, ионы щелочных и щелочноземельных металлов - Na+, K+, Ca2+,
в неполярных. Неполярные молекулы, в свою очередь, лучше раство-       Ba2+, органические ионы). Образование сольватов недиссоциирован-
ряются в неполярных растворителях.                                     ными молекулами обусловлена ван-дер-вааль-совыми и диполь-
       2. Сорастворители очень часто препятствуют образованию осад-    дипольными взаимодействиями, а образование сольватированных ио-
ков или эмульсий, образующихся в процессе взаимодействия реаги-        нов (Ион·nS) - ион-дипольными взаимодействиями. До настоящего
рующих веществ в гомогенных системах.                                  времени не существовало приемлемой теории оценки чисел гидрата-
       3. Подбором соответствующих смесей растворителей можно из-      ции и особенно сольватных чисел ионов, образующих сольватную обо-
менить в желаемую сторону нивелирующе-дифференцирующие свой-           лочку с молекулами растворителя. Имеются отдельные сведения по nS
ства среды. В которой проводится дифференцированное титрование         ионов, определенных разными зарубежными и отечественными иссле-
смесей электролитов, и снижать вязкость растворителя, отличающего-     дователями, но они, как правило, отличаются друг от друга на несколь-
                                                                       ко единиц. Например, гидратное число иона К+ равно 16 по Реми и 1.9 -


                                19                                                                      20