ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
93
отношению к электронам (иногда и за счет обобществленных свобод-
ных пар электронов льюисовых оснований). Иначе говоря, если теория
Льюиса рассматривает только случаи ковалентной связи, то ПЭГ-
концепция рассматривает практически все случаи взаимодействия со-
единений, имеющих не только ковалентные, но и другие химические
связи.
Таким образом, рассмотрев всевозможные теории кислот и осно-
ваний, мы можем сделать вывод о том, что все они в разной степени
дополняют друг друга и нет взаимоисключающих концепций кислот и
оснований, знание которых, безусловно, облегчит решение нашей по-
следующей практической задачи о взаимодействии кислот и основа-
ний, ионы и молекулы которых находятся в гидратированном (в рас-
творителе вода) или в сольватированном состоянии (если неводный
растворитель).
Вопросы для самоконтроля:
1. Каковы основные концепции кислот и оснований?
2. В чем заключается концепция Лавуазье, Деви, Либиха и Берцелиуса?
3. В чем отличие теории Аррениуса−Оствальда от вышеперечисленных
концепций? В чем сущность сольвентной теории, химической концеп-
ции кислот и оснований?
4. Какова протонная концепция кислот и оснований, концепция Гутма-
на и Линдквиста?
5. В чем отличительная сторона теории Льюиса? Каков подход Усано-
вича и Шахпаронова к теории кислот и оснований?
6. Какова основа концепции протонно−электронно−гидридной (ПЭГ)
теории Крешкова?
7. Каковы отличия ПЭГ−теории от других теорий кислот и оснований?
Изучив главу "Теории кислот и оснований", должны знать:
1. Основные теории кислот и оснований.
2. Теоретические предпосылки в классификации различных концепций
кислот и оснований.
3. Отличительные признаки в концепциях, предложенных в теории
кислот и оснований.
Уметь:
1. Интерпретировать те или иные концепции кислот и оснований.
2. Применять базовые положения различных теорий при объяснении
свойств кислот и оснований.
94
III. РЕАКЦИИ С ПЕРЕНОСОМ ПРОТОНА
(КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ РАВНОВЕСИЯ)
III.1. Введение в теорию кислотно-основных
взаимодействий
Классические расчеты кислотно-основных равновесий при рас-
чете и построении кривых кислотно-основного титрования в основном
сводятся к вычислению рН. Почти всегда при этом бывает невозможно
оценить или рассчитать равновесные концентрации всех частиц, нахо-
дящихся в растворе. Поэтому предложения по альтернативным спосо-
бам оценки концентраций указанных частиц в электролитном растворе
могут оказаться актуальными. В данном разделе учебного пособия
предлагается переработанный вариант расчета и оценок концентраций
ионов водорода, гидроксид-ионов, молекул кислот или оснований и их
сопряженных оснований или кислот. Общий метод расчета равновес-
ных концентраций основан на том, что выражают все условия равнове-
сия в виде n неизвестных и затем решают систему из n уравнений.
Рассмотрим пример реакции взаимодействия слабой однооснов-
ной кислоты НА с водой. При этом имеют место следующие реакции:
НА + НОН ↔ Н
3
О
+
+ А
−
(3.1)
НОН+ НОН ↔ Н
3
О
+
+ ОН
−
(3.2)
__________________________________
НА+ 3НОН ↔ 2Н
3
О
+
+ А
−
+ ОН
−
(3.3)
В дальнейшем для простоты рассуждений и последующих расче-
тов ион гидроксония Н
3
О
+
(или, как теперь доказано ион Н
+
·4НОН)
будем обозначать просто как ион Н
+
.
Исходя из уравнений реакций, можно рассчитать следующие
равновесные молярные концентрации [строго говоря, в физико-
химических расчетах вместо концентраций необходимо применение
соответствующих активностей: a
HA
, a
H
+
, a
A
−
и a
OH
−
, отличающихся от
молярных концентраций коэффициентами активности, определение
которых возможно при некоторых допущениях и поэтому принимае-
мыми в качестве первого приближения, но мы будем продолжать поль-
зоваться концентрациями]: недиссоциированной кислоты С, ионов во-
дорода С
Н
+, анионов кислоты С
А
−, ионов гидроксила С
ОН
−.
В действительности, в водном растворе НА, так же как и в рас-
творе любого электролита KtAn, происходят значительно сложные
взаимодействия, приводящие, как минимум, к образованию гидратиро-
ванных ионов: катиона H
+
·nH
2
O и аниона A
-
·mH
2
O, где гидратные
отношению к электронам (иногда и за счет обобществленных свобод- III. РЕАКЦИИ С ПЕРЕНОСОМ ПРОТОНА
ных пар электронов льюисовых оснований). Иначе говоря, если теория (КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ РАВНОВЕСИЯ)
Льюиса рассматривает только случаи ковалентной связи, то ПЭГ-
концепция рассматривает практически все случаи взаимодействия со- III.1. Введение в теорию кислотно-основных
единений, имеющих не только ковалентные, но и другие химические взаимодействий
связи.
Таким образом, рассмотрев всевозможные теории кислот и осно- Классические расчеты кислотно-основных равновесий при рас-
ваний, мы можем сделать вывод о том, что все они в разной степени чете и построении кривых кислотно-основного титрования в основном
дополняют друг друга и нет взаимоисключающих концепций кислот и сводятся к вычислению рН. Почти всегда при этом бывает невозможно
оснований, знание которых, безусловно, облегчит решение нашей по- оценить или рассчитать равновесные концентрации всех частиц, нахо-
следующей практической задачи о взаимодействии кислот и основа- дящихся в растворе. Поэтому предложения по альтернативным спосо-
ний, ионы и молекулы которых находятся в гидратированном (в рас- бам оценки концентраций указанных частиц в электролитном растворе
творителе вода) или в сольватированном состоянии (если неводный могут оказаться актуальными. В данном разделе учебного пособия
растворитель). предлагается переработанный вариант расчета и оценок концентраций
Вопросы для самоконтроля: ионов водорода, гидроксид-ионов, молекул кислот или оснований и их
сопряженных оснований или кислот. Общий метод расчета равновес-
1. Каковы основные концепции кислот и оснований? ных концентраций основан на том, что выражают все условия равнове-
2. В чем заключается концепция Лавуазье, Деви, Либиха и Берцелиуса? сия в виде n неизвестных и затем решают систему из n уравнений.
3. В чем отличие теории Аррениуса−Оствальда от вышеперечисленных Рассмотрим пример реакции взаимодействия слабой однооснов-
концепций? В чем сущность сольвентной теории, химической концеп- ной кислоты НА с водой. При этом имеют место следующие реакции:
ции кислот и оснований? НА + НОН ↔ Н3О+ + А− (3.1)
4. Какова протонная концепция кислот и оснований, концепция Гутма- НОН+ НОН ↔ Н3О+ + ОН− (3.2)
на и Линдквиста? __________________________________
5. В чем отличительная сторона теории Льюиса? Каков подход Усано- НА+ 3НОН ↔ 2Н3О+ + А− + ОН− (3.3)
вича и Шахпаронова к теории кислот и оснований? В дальнейшем для простоты рассуждений и последующих расче-
6. Какова основа концепции протонно−электронно−гидридной (ПЭГ) тов ион гидроксония Н3О+ (или, как теперь доказано ион Н+·4НОН)
теории Крешкова? будем обозначать просто как ион Н+.
7. Каковы отличия ПЭГ−теории от других теорий кислот и оснований? Исходя из уравнений реакций, можно рассчитать следующие
равновесные молярные концентрации [строго говоря, в физико-
Изучив главу "Теории кислот и оснований", должны знать: химических расчетах вместо концентраций необходимо применение
соответствующих активностей: aHA, aH+, aA− и aOH−, отличающихся от
1. Основные теории кислот и оснований. молярных концентраций коэффициентами активности, определение
2. Теоретические предпосылки в классификации различных концепций которых возможно при некоторых допущениях и поэтому принимае-
кислот и оснований. мыми в качестве первого приближения, но мы будем продолжать поль-
3. Отличительные признаки в концепциях, предложенных в теории зоваться концентрациями]: недиссоциированной кислоты С, ионов во-
кислот и оснований. дорода СН+, анионов кислоты СА−, ионов гидроксила СОН−.
Уметь: В действительности, в водном растворе НА, так же как и в рас-
творе любого электролита KtAn, происходят значительно сложные
1. Интерпретировать те или иные концепции кислот и оснований. взаимодействия, приводящие, как минимум, к образованию гидратиро-
2. Применять базовые положения различных теорий при объяснении ванных ионов: катиона H+·nH2O и аниона A-·mH2O, где гидратные
свойств кислот и оснований.
93 94
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- …
- следующая ›
- последняя »
