Жидкая фаза почв. Трофимов С.Я - 30 стр.

UptoLike

Рубрика: 

32
диссоциации выступать в роли источника протонов (ионов Н
+
), а основания рассматривались
как источник ионов гидроксила (ОН
-
). Важной вехой в развитии взглядов на кислоты и
основания явилось сформулированное А. Ганчем в 1917-1927 годах понятие об амфотерности -
способности некоторых соединений проявлять как кислотные, так и основные свойства в
зависимости от условий и природы реагентов, участвующих в кислотно-основном
взаимодействии. Как оказалось, таких соединений (проявляющих амфотерность) подавляющее
большинство. В зависимости от природы партнера по взаимодействию явная кислота может
выступать в роли основания, и наоборот.
Следует иметь в виду, что кислотно-основные свойства могут проявлять и вещества, не
имеющие в своем составе протонов или гидроксил-ионов, однако их реакционное поведение в
растворе приводит к появлению (или связыванию) протонов. Природу кислотности
сновности) этих соединений описывает так называемая электронная (Г. Льюис) теория кислот
и оснований (подробнее см. раздел 4.3.), которая, как и протолитическая теория Бренстеда и
Лоури, была предложена в 1923 году. По сравнению с протолитической теорией, теория
Льюиса носит более общий характер и охватывает более широкий круг соединений. Теория
Бренстеда охватывает лишь протонные кислоты, тогда как кислоты Льюиса - это любые
соединения, содержащие атомы со свободной орбиталью. Льюисовская теория кислотности
помогает понять природу кислотности почвенного раствора, обусловленную ионами алюминия
и железа. Эти элементы являются льюисовскими кислотами, так как способны принимать на
свободные орбитали электроны от электронодонорных групп лигандов, например кислорода
гидроксогруппы. В результате взаимодействия, например, иона алюминия (кислота Льюиса) с
водой образуется гидроксокомплекс, а другим продуктом реакции является протон: Al(H
2
O)
6
3+
+H
2
O→ [Al(H
2
O)
5
OH]
2+
+ H
+
.
Сила протолитов (кислот и оснований) определяется величинами их констант
ионизации (диссоциации):
HAn+H
2
0=H
3
0
+
+An
-
(12)
Константа этой реакции Ка=[H
3
0
+
] [An-]/[HAn] называется константой кислотности.
Соответствующий процесс диссоциации основания характеризует константа основности Kb:
B+H
2
O=BH
+
+OH
-
(13)
Kb==[0H
-
] [BH
+
]/[B] (14)
На практике вместо значений самих констант чаще используют их отрицательные логарифмы
рКа и рКb. Чем больше величина рК, тем слабее соответствующая кислота или основание. В
почвенных растворах естественных незагрязненных почв представлены слабые кислоты и
основания, которые имеют значения рК от 0 до 14.
Многоосновные слабые кислоты диссоциируют ступенчато: вначале отщепляется один
протон, затем другой и.т.д. Таким образом, анионы, образовавшиеся на первых ступенях
диссоциации выступать в роли источника протонов (ионов Н +), а основания рассматривались
как источник ионов гидроксила (ОН-). Важной вехой в развитии взглядов на кислоты и
основания явилось сформулированное А. Ганчем в 1917-1927 годах понятие об амфотерности -
способности некоторых соединений проявлять как кислотные, так и основные свойства в
зависимости от    условий    и   природы   реагентов,   участвующих в     кислотно-основном
взаимодействии. Как оказалось, таких соединений (проявляющих амфотерность) подавляющее
большинство. В зависимости от природы партнера по взаимодействию явная кислота может
выступать в роли основания, и наоборот.
      Следует иметь в виду, что кислотно-основные свойства могут проявлять и вещества, не
имеющие в своем составе протонов или гидроксил-ионов, однако их реакционное поведение в
растворе приводит к появлению (или связыванию) протонов.                Природу кислотности
(основности) этих соединений описывает так называемая электронная (Г. Льюис) теория кислот
и оснований (подробнее см. раздел 4.3.), которая, как и протолитическая теория Бренстеда и
Лоури, была предложена в 1923 году. По сравнению с протолитической теорией, теория
Льюиса носит более общий характер и охватывает более широкий круг соединений. Теория
Бренстеда охватывает лишь протонные кислоты, тогда как кислоты Льюиса - это любые
соединения, содержащие атомы со свободной орбиталью. Льюисовская теория кислотности
помогает понять природу кислотности почвенного раствора, обусловленную ионами алюминия
и железа. Эти элементы являются льюисовскими кислотами, так как способны принимать на
свободные орбитали электроны от электронодонорных групп лигандов, например кислорода
гидроксогруппы. В результате взаимодействия, например, иона алюминия (кислота Льюиса) с
водой образуется гидроксокомплекс, а другим продуктом реакции является протон: Al(H2O)63+
+H2O→ [Al(H2O)5OH]2+ + H+.
      Сила протолитов (кислот и оснований) определяется величинами              их констант
ионизации (диссоциации):
                            HAn+H20=H30++An-                  (12)
Константа этой    реакции    Ка=[H30+] [An-]/[HAn]      называется константой кислотности.
Соответствующий процесс диссоциации основания характеризует константа основности Kb:
                        B+H2O=BH++OH-                            (13)
                                 -    +
                        Kb==[0H ] [BH ]/[B]                      (14)
На практике вместо значений самих констант чаще используют их отрицательные логарифмы
рКа и рКb. Чем больше величина рК, тем слабее соответствующая кислота или основание. В
почвенных растворах естественных незагрязненных почв представлены слабые кислоты и
основания, которые имеют значения рК от 0 до 14.
      Многоосновные слабые кислоты диссоциируют ступенчато: вначале отщепляется один
протон, затем другой и.т.д. Таким образом, анионы, образовавшиеся на первых ступенях

                                              32