Dissociation ng tubig. halaga ng pH
Ang dalisay na tubig, kahit na hindi maganda (kumpara sa mga solusyon sa electrolyte), ay maaaring magsagawa ng electric current. Ito ay sanhi ng kakayahan ng isang molekula ng tubig na maghiwa-hiwalay (maghiwalay) sa dalawang ions, na mga conductor ng electric current sa purong tubig (sa ibaba, ang dissociation ay nangangahulugan ng electrolytic dissociation - decomposition sa mga ions): H 2 O ↔ H + + OH -
Para sa humigit-kumulang 556,000,000 non-dissociated water molecule, 1 molecule lang ang naghihiwalay, ngunit ito ay 60,000,000,000 dissociated molecule sa 1mm3. Ang dissociation ay mababalik, iyon ay, ang H + at OH - ions ay maaaring bumuo muli ng isang molekula ng tubig. Bilang resulta, nangyayari ang dynamic na equilibrium kung saan ang bilang ng mga nabulok na molekula ay katumbas ng bilang ng mga H + at OH - ions na nabuo. Sa madaling salita, ang bilis ng parehong mga proseso ay magiging pantay. Para sa aming kaso, ang equation para sa rate ng isang kemikal na reaksyon ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:
υ 1 = κ 1 (para sa paghihiwalay ng tubig)
υ 2 = κ 2 (para sa baligtad na proseso)
kung saan ang υ ay ang rate ng reaksyon; Ang κ ay ang rate ng reaksyon na pare-pareho (depende sa likas na katangian ng mga reactant at temperatura); , at - mga konsentrasyon (mol/l).
Sa isang estado ng equilibrium υ 1 = υ 2, samakatuwid: κ 1 = κ 2
Dahil, sa isang tiyak na temperatura, ang mga dami na ginamit sa pagkalkula ng ionic na produkto ng tubig (K, ) ay pare-pareho, ang halaga ng ionic na produkto ng tubig ay pare-pareho din. At dahil ang dissociation ng isang molekula ng tubig ay gumagawa ng parehong bilang ng mga ions at , lumalabas na para sa purong tubig ang mga konsentrasyon at magiging katumbas ng 10 -7 mol/l. Mula sa constancy ng ionic na produkto ng tubig, ito ay sumusunod na kung ang bilang ng mga H + ions ay nagiging mas malaki, kung gayon ang bilang ng mga HO - ions ay nagiging mas maliit. Halimbawa, kung ang isang malakas na acid HCl ay idinagdag sa purong tubig, ito, bilang isang malakas na electrolyte, ay ganap na mahihiwalay sa H + at Cl -, bilang isang resulta, ang konsentrasyon ng mga H + ions ay tataas nang husto, at ito ay hahantong sa isang pagtaas sa rate ng proseso na kabaligtaran sa dissociation, dahil ito ay nakasalalay sa konsentrasyon ng mga ion H + at OH -: υ 2 = κ 2
Sa panahon ng pinabilis na proseso na kabaligtaran ng dissociation, ang konsentrasyon ng mga HO - ions ay bababa sa isang halaga na tumutugma sa bagong ekwilibriyo, kung saan magkakaroon ng napakakaunting mga ito na ang mga rate ng paghihiwalay ng tubig at ang reverse na proseso ay muling magiging pantay. Kung ang konsentrasyon ng nagresultang HCl solution ay 0.1 mol/l, ang equilibrium concentration ay magiging katumbas ng: = 10 -14 /0.1 = 10 -13 mol/l
Ionic na produkto ng tubiǵ ay ang produkto ng mga konsentrasyon ng hydrogen ions H + at hydroxyl ions OH − sa tubig o sa may tubig na mga solusyon, ang autoprotolysis constant ng tubig.
Ang tubig, bagama't mahina ang electrolyte, ay humihiwalay sa maliit na lawak:
Ang ekwilibriyo ng reaksyong ito ay malakas na inilipat sa kaliwa. Ang dissociation constant ng tubig ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:
· - konsentrasyon ng mga hydronium ions (protons);
· - konsentrasyon ng mga hydroxide ions;
· - konsentrasyon ng tubig (sa molecular form) sa tubig;
Ang konsentrasyon ng tubig sa tubig, na isinasaalang-alang ang mababang antas ng dissociation nito, ay halos pare-pareho at umaabot sa (1000 g/l)/(18 g/mol) = 55.56 mol/l.
Sa 25 °C, ang dissociation constant ng tubig ay 1.8 10 −16 mol/l. Ang equation (1) ay maaaring muling isulat bilang:
Ang pare-parehong K in, katumbas ng produkto ng mga konsentrasyon ng mga proton at hydroxide ions, ay tinatawag na ionic na produkto ng tubig. Ito ay pare-pareho hindi lamang para sa purong tubig, kundi pati na rin para sa dilute na may tubig na mga solusyon ng mga sangkap. Sa pagtaas ng temperatura, ang dissociation ng tubig ay tumataas, samakatuwid, ang Kv ay tumataas din, na may pagbaba ng temperatura - vice versa. Ang praktikal na kahalagahan ng ionic na produkto ng tubig ay malaki, dahil pinapayagan nito, na may kilalang acidity (alkalinity) ng anumang solusyon (iyon ay, sa isang kilalang konsentrasyon o ), upang mahanap ang kaukulang konsentrasyon o . Bagaman sa karamihan ng mga kaso, para sa kaginhawahan ng pagtatanghal, hindi sila gumagamit ng ganap na mga halaga ng mga konsentrasyon, ngunit ang kanilang mga decimal logarithms ay kinuha gamit ang kabaligtaran na pag-sign - ayon sa pagkakabanggit, ang hydrogen index (pH) at ang hydroxyl index (pOH).
Dahil ang Kb ay isang pare-pareho, kapag ang acid (H + ions) ay idinagdag sa solusyon, ang konsentrasyon ng mga hydroxide ions na OH − ay babagsak at vice versa. Sa isang neutral na kapaligiran = = mol/l. Sa isang konsentrasyon > 10 −7 mol/l (ayon sa pagkakabanggit, ang konsentrasyon< 10 −7 моль/л) среда будет maasim; Sa isang konsentrasyon > 10 −7 mol/l (ayon sa pagkakabanggit, ang konsentrasyon< 10 −7 моль/л) - alkalina.
27. Mga solusyon sa buffer: ang kanilang komposisyon, mga katangian, mekanismo ng pagkilos. kapasidad ng buffer
Mga solusyon sa buffer- ito ay mga solusyon na naglalaman ng mga buffer system. Ang mga buffer system ay mga mixture na naglalaman ng mga mahinang acid at ang kanilang mga asing-gamot na may malakas na base o mahinang base at ang kanilang mga asing-gamot na may malakas na acid sa isang tiyak na quantitative ratio. Ang ganitong mga solusyon ay may matatag na konsentrasyon ng mga H+ ions kapag natunaw ng isang neutral na solvent (tubig) at isang tiyak na halaga ng mga malakas na acid o base ay idinagdag sa kanila.
Ang mga solusyon sa buffer ay matatagpuan sa tubig ng mga karagatan sa mundo, mga solusyon sa lupa at mga buhay na organismo. Ang mga sistemang ito ay gumaganap ng mga pag-andar ng mga regulator na nagpapanatili ng isang aktibong reaksyon ng kapaligiran sa isang tiyak na halaga na kinakailangan para sa matagumpay na paglitaw ng mga metabolic na reaksyon. Ang mga solusyon sa buffer ay inuri sa acidic at basic. Ang isang halimbawa ng una ay isang acetate buffer system, at isang halimbawa ng huli ay isang ammonium buffer system. May mga natural at artipisyal na solusyon sa buffer. Ang natural na buffer solution ay dugo, na naglalaman ng bikarbonate, phosphate, protein, hemoglobin at acid buffer system. Ang isang artipisyal na solusyon sa buffer ay maaaring isang acetate buffer na binubuo ng CH3COOH.
Isaalang-alang natin ang mga tampok ng panloob na komposisyon at mekanismo ng pagkilos ng mga buffer system gamit ang halimbawa ng isang acetate buffer system: acetate acid/sodium acetate. Sa isang may tubig na kapaligiran, ang mga bahagi ng buffer system ay sumasailalim sa electrolytic dissociation. Ang sodium acetate, bilang isang asin ng isang mahinang acid at isang malakas na base, ay ganap na naghihiwalay sa mga ion. Ang pagkakaroon ng mga anion sa naturang buffer mixture ay nakasalalay sa konsentrasyon ng asin dito at ang antas ng paghihiwalay nito. Ang konsentrasyon ng H+ ions sa buffer system ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon ng acid sa loob nito at inversely proporsyonal sa nilalaman ng asin ng acid na ito sa loob nito.
Kaya, ang konsentrasyon ng mga H+ ions sa pangunahing buffer ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon ng asin dito at inversely proporsyonal sa konsentrasyon ng base.
Halimbawa, kinakailangan na maghanda ng acetate buffer na may ilang mga halaga ng pH. Una, maghanda ng 5M na solusyon ng acetate acid at sodium acetate. Upang ihanda ang unang solusyon, kumuha ng 50 ML ng bawat bahagi. Ginagabayan ng formula, tukuyin ang konsentrasyon ng mga H+ ions sa nagresultang solusyon.
Para sa susunod na buffer solution, kumuha ng 80 ml ng acid solution at 20 ml ng salt solution na inihanda nang mas maaga. Mayroong ilang mga recipe para sa iba't ibang mga solusyon sa buffer na ginagamit sa pagsusuri ng kemikal at pagsasanay sa laboratoryo.
Ang mga solusyon sa buffer ay nailalarawan sa pamamagitan ng ilang mga katangian. Ang mga ito, una sa lahat, ay kinabibilangan ng buffering - ang kakayahang mapanatili ang isang pare-parehong konsentrasyon ng mga H+ ions kapag ang isang tiyak na halaga ng isang malakas na acid o malakas na base ay idinagdag sa isang buffer solution. Halimbawa, kung ang isang maliit na halaga ng chloride acid ay idinagdag sa acetate buffer, ang pH ay hindi lilipat sa acidic side, dahil ang chloride acid ay sasailalim sa isang exchange decomposition reaction sa asin ng mahinang acid. Bilang resulta ng reaksyon, ang isang malakas na acid na maaaring ilipat ang pH sa acidic na bahagi ay pinalitan ng isang mahinang acid at isang neutral na asin. Bumababa ang antas ng dissociation ng mahinang electrolyte solution habang tumataas ang konsentrasyon nito, nagiging zero, at hindi nagaganap ang pagbabago ng pH.
Kapasidad ng buffer solution(mula sa English buffer- shock absorber, Ingles buff- lumambot ang mga shocks) - ang dami ng acid o base na kinakailangan upang baguhin ang pH ng buffer solution ng eksaktong 1.
Buffer mixture, buffer solution, buffer system- isang kumbinasyon ng mga sangkap, isang sistema na nagpapanatili ng isang pare-parehong pH.
Tubig- mahina amphoteric electrolyte.
Ang equation para sa ionization ng tubig na isinasaalang-alang ang hydration ng hydrogen ions H + ay ang mga sumusunod:
Nang hindi isinasaalang-alang ang hydration ng H + ions, ang equation ng dissociation ng tubig ay may anyo:
Tulad ng makikita mula sa pangalawang equation, ang mga konsentrasyon ng hydrogen ions H + at hydroxide ions OH - sa tubig ay pareho. Sa 25 o C [H + ] = [OH - ] = 10 -7 mol/l.
Ang produkto ng mga konsentrasyon ng hydrogen ions at hydroxide ions ay tinatawag ionic na produkto ng tubig(KH2O).
K H 2 O = ∙
Ang K H 2 O ay isang pare-parehong halaga, at sa temperatura na 25 o C
K H 2 O = 10 -7 ∙10 -7 = 10 -14
Sa dilute aqueous solutions ng electrolytes, tulad ng sa tubig, ang produkto ng mga konsentrasyon ng hydrogen ions H + at hydroxide ions OH - ay isang pare-parehong halaga sa isang naibigay na temperatura. Ang ionic na produkto ng tubig ay ginagawang posible para sa anumang may tubig na solusyon na kalkulahin ang konsentrasyon ng mga hydroxide ions OH - kung ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions H + ay kilala, at vice versa.
Ang kapaligiran ng anumang may tubig na solusyon ay maaaring mailalarawan sa pamamagitan ng konsentrasyon ng hydrogen ions H + o hydroxide ions OH -.
May tatlong uri ng media sa mga may tubig na solusyon: neutral, alkaline at acidic.
Neutral na kapaligiran ay isang daluyan kung saan ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay katumbas ng konsentrasyon ng mga hydroxide ions:
[H + ] = = 10 -7 mol/l
acidic na kapaligiran ay isang daluyan kung saan ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay mas malaki kaysa sa konsentrasyon ng mga hydroxide ions:
[H + ] > [OH - ], > 10 -7 mol/l
Alkaline na kapaligiran ay isang daluyan kung saan ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay mas mababa kaysa sa konsentrasyon ng mga hydroxide ions:
< , < 10 -7 моль/л
Upang makilala ang mga kapaligiran ng solusyon, maginhawang gamitin ang tinatawag na pH value (pH).
halaga ng pH ay tinatawag na negatibong decimal logarithm ng konsentrasyon ng mga hydrogen ions: pH = -log.
Halimbawa, kung = 10 -3 mol/l, pagkatapos pH = 3, ang medium ng solusyon ay acidic; kung [H + ] = 10 -12 mol/l, pagkatapos pH = 12, ang medium ng solusyon ay alkaline: 
Ang pH ay mas mababa sa 7, mas acidic ang solusyon. Ang pH ay mas malaki kaysa sa 7, mas malaki ang alkalinity ng solusyon.
Ang ugnayan sa pagitan ng konsentrasyon ng mga H + ions, ang halaga ng pH at ang kapaligiran ng solusyon ay ipinapakita sa sumusunod na diagram:
Mayroong iba't ibang mga pamamaraan para sa pagsukat ng pH. Sa husay, ang likas na katangian ng daluyan ng mga may tubig na solusyon ng mga electrolyte ay tinutukoy gamit ang mga tagapagpahiwatig.
Mga tagapagpahiwatig ay mga sangkap na nagbabago ng kulay depende sa kapaligiran ng solusyon, ibig sabihin, ang pH ng solusyon.
Sa pagsasagawa, ginagamit ang mga tagapagpahiwatig litmus, methyl orange (methyl orange) at phenolphthalein. Binabago nila ang kanilang kulay sa isang maliit na hanay ng pH: litmus - sa hanay ng pH mula 5.0 hanggang 8.0; methyl orange - mula 3.1 hanggang 4.4 at phenolphthalein - mula 8.2 hanggang 10.0.
Ang pagbabago sa kulay ng mga tagapagpahiwatig ay ipinapakita sa diagram: 
Ipinapakita ng mga may kulay na lugar ang hanay ng mga pagbabago sa kulay ng indicator.
Bilang karagdagan sa mga tagapagpahiwatig sa itaas, ginagamit din ang isang unibersal na tagapagpahiwatig, na maaaring magamit upang humigit-kumulang na matukoy ang pH sa isang malawak na hanay mula 0 hanggang 14.
Ang halaga ng pH ay may malaking kahalagahan sa mga proseso ng kemikal at biyolohikal, dahil, depende sa likas na katangian ng kapaligiran, ang mga prosesong ito ay maaaring mangyari sa iba't ibang bilis at sa iba't ibang direksyon.
Samakatuwid, ang pagtukoy sa pH ng mga solusyon ay napakahalaga sa medisina, agham, teknolohiya, at agrikultura. Ang pagpapalit ng pH ng dugo o gastric juice ay isang diagnostic test sa medisina. Ang mga paglihis ng pH mula sa mga normal na halaga, kahit na sa pamamagitan ng 0.01 na mga yunit, ay nagpapahiwatig ng mga proseso ng pathological sa katawan. Ang pare-pareho ng mga konsentrasyon ng hydrogen ions H + ay isa sa mga mahalagang constants ng panloob na kapaligiran ng mga buhay na organismo.
Kaya, na may normal na kaasiman, ang gastric juice ay may pH na 1.7; Ang pH ng dugo ng tao ay 7.4; laway - 6.9. Ang bawat enzyme ay gumagana sa isang tiyak na halaga ng pH: catalase ng dugo sa pH 7 gastric juice pepsin - sa pH 1.5-2; atbp.
Ang dalisay na tubig, kahit na hindi maganda (kumpara sa mga solusyon sa electrolyte), ay maaaring magsagawa ng electric current. Ito ay sanhi ng kakayahan ng isang molekula ng tubig na maghiwa-hiwalay (maghiwalay) sa dalawang ions, na mga conductor ng electric current sa purong tubig (sa ibaba, ang dissociation ay nangangahulugan ng electrolytic dissociation - disintegration sa mga ions):
H 2 O ↔ H + + OH -
Para sa humigit-kumulang 556,000,000 non-dissociated water molecule, 1 molecule lang ang naghihiwalay, ngunit ito ay 60,000,000,000 dissociated molecule sa 1mm3. Ang dissociation ay mababalik, iyon ay, ang H + at OH - ions ay maaaring bumuo muli ng isang molekula ng tubig. Maya-maya ay dumating ito pabago-bago equilibrium kung saan ang bilang ng mga nabubulok na molekula ay katumbas ng bilang ng H + at OH - ions na nabuo. Sa madaling salita, ang bilis ng parehong mga proseso ay magiging pantay. Para sa aming kaso, ang equation para sa rate ng isang kemikal na reaksyon ay maaaring isulat bilang mga sumusunod:
υ 1 = κ 1 (para sa paghihiwalay ng tubig)
υ 2 = κ 2 (para sa baligtad na proseso)
saan υ - bilis ng reaksyon; κ - pare-pareho ang rate ng reaksyon (depende sa likas na katangian ng mga reactant at temperatura); , At - konsentrasyon (mol/l).
Sa isang estado ng balanse υ 1 = υ 2, kaya:
κ 1 = κ 2
Gumawa tayo ng ilang simpleng matematika at makakuha ng:
κ 1 /κ 2 = /
κ 1 /κ 2 = K
K- pare-pareho ang balanse, at sa aming kaso, pare-pareho ang dissociation, na nakasalalay sa temperatura at likas na katangian ng mga sangkap, at hindi nakasalalay sa mga konsentrasyon (pati na rin ang κ 1 at κ 2). K para sa tubig 1.8 10 -16 sa 25 °C (reference value).
Dahil sa napakaliit na bilang ng mga dissociated molecule, ang konsentrasyon ay maaaring kunin na katumbas ng kabuuang konsentrasyon ng tubig, at ang kabuuang konsentrasyon ng tubig sa mga dilute na solusyon bilang isang pare-parehong halaga:
=1000(g/l)/18(g/mol)=55.6 mol/l.
Pinapalitan κ 1 / κ 2 sa K at gamit ang halaga , tinutukoy namin kung ano ang katumbas ng produkto ng mga konsentrasyon At na tinatawag na- ionic na produkto ng tubig:
K = /55.6 mol/l
1.8 10 -16 55.6 mol/l =
10 -14 =
Dahil, sa isang tiyak na temperatura, ang mga dami na ginamit sa pagkalkula ng ionic na produkto ng tubig ( K, ) ay pare-pareho, ang halaga ng ionic na produkto ng tubig pareho lang palagi. At dahil ang dissociation ng isang molekula ng tubig ay gumagawa ng parehong bilang ng mga ion At , lumalabas na para sa purong tubig ang konsentrasyon At magiging pantay 10 -7 mol/l. Mula sa constancy ng ionic na produkto ng tubig, ito ay sumusunod na kung ang bilang ng mga H + ions ay nagiging mas malaki, kung gayon ang bilang ng mga HO - ions ay nagiging mas maliit. Halimbawa, kung ang isang malakas na acid HCl ay idinagdag sa purong tubig, ito, bilang isang malakas na electrolyte, ay ganap na mahihiwalay sa H + at Cl -, bilang isang resulta, ang konsentrasyon ng mga H + ions ay tataas nang husto, at ito ay hahantong sa isang pagtaas sa rate ng proseso na kabaligtaran sa dissociation, dahil nakasalalay ito sa konsentrasyon ng mga ion H+ at OH-:
υ 2 = κ 2
Sa panahon ng pinabilis na proseso na kabaligtaran ng dissociation, ang konsentrasyon ng mga HO - ions ay bababa sa isang halaga na tumutugma sa bagong ekwilibriyo, kung saan magkakaroon ng napakakaunting mga ito na ang mga rate ng paghihiwalay ng tubig at ang reverse na proseso ay muling magiging pantay. Kung ang konsentrasyon ng nagresultang solusyon ng HCl ay 0.1 mol/l, ang konsentrasyon ng equilibrium ay magiging katumbas ng:
= 10 -14 /0.1 = 10 -13 mol/l
Kapag nagdaragdag ng malakas na base NaOH, ang paglilipat ay patungo sa pagbaba sa konsentrasyon ng H +.
Pagtatapos ng trabaho -
Ang paksang ito ay kabilang sa seksyon:
Ang mga electron cloud ng mga orbital na may iba't ibang mga halaga ng l ay may iba't ibang mga pagsasaayos, at ang mga may parehong l ay may katulad na pagsasaayos
Ang modernong quantum mechanical theory ay nagsasaad na ang isang atom ng anumang elemento ay may kumplikadong istraktura; ang positibong bahagi ng atom ay isang positibong singil.. Ang quantum theory ay nagpapahiwatig na ang enerhiya ng isang electron ay matatanggap lamang. isang electron na may anumang halaga ng principal quantum number n, ang electron cloud ay limitado..
Kung kailangan mo ng karagdagang materyal sa paksang ito, o hindi mo nakita ang iyong hinahanap, inirerekumenda namin ang paggamit ng paghahanap sa aming database ng mga gawa:
Ano ang gagawin natin sa natanggap na materyal:
Kung ang materyal na ito ay kapaki-pakinabang sa iyo, maaari mo itong i-save sa iyong pahina sa mga social network:
| Tweet |
Lahat ng mga paksa sa seksyong ito:
Ang istraktura ng mga atomo at ang prinsipyo ng Pauli
Ang prinsipyong Pauli ay tumutulong na ipaliwanag ang iba't ibang pisikal na phenomena. Ang isang kinahinatnan ng prinsipyo ay ang pagkakaroon ng mga shell ng elektron sa istraktura ng atom, kung saan, sa turn, ay sumusunod sa iba't ibang mga kemikal.
Mga pangunahing uri ng mga bono ng kemikal. Covalent bond. Mga pangunahing prinsipyo ng pamamaraan ng valence bond. Sigma at Picovalent bond
ang mga atomo ay maaaring magsama-sama sa isa't isa upang bumuo ng parehong simple at kumplikadong mga sangkap. Sa kasong ito, nabuo ang iba't ibang uri ng mga bono ng kemikal: ionic, covalent (non-polar at polar), metal.
Sp hybridization
Nangyayari kapag naghalo ang isang s- at isang p-orbital. Dalawang katumbas na sp-atomic orbital ang nabuo, na matatagpuan sa linearly sa isang anggulo na 180 degrees at nakadirekta sa iba't ibang direksyon mula sa nucleus ng atom.
Geometric na hugis at polarity ng mga molekula
Hybridization Geometric na hugis Anggulo sa pagitan ng mga bono sp Linear 180° sp
Ionic bond bilang isang nililimitahan na kaso ng covalent bond polarization. Electrostatic na pakikipag-ugnayan ng mga ion
Ang isang ionic bond ay isang napakalakas na bono ng kemikal na nabuo sa pagitan ng mga atomo na may malaking pagkakaiba (>1.5 sa Pauling scale) ng electronegativity, kung saan ang ibinahaging pares ng elektron.
Mga kemikal na katangian ng mga pangunahing oksido
1. Ang mga pangunahing oxide na nalulusaw sa tubig ay tumutugon sa tubig upang bumuo ng mga base: Na2O + H2O → 2NaOH. 2. Makipag-ugnayan sa mga acid oxide, na nagiging sanhi
Mga kemikal na katangian ng acid oxides
1. React sa tubig upang bumuo ng acid: SO3 + H2O → H2SO4. Ngunit hindi lahat ng acid oxide ay direktang tumutugon sa tubig (SiO
Mga kemikal na katangian ng amphoteric oxides
1. Reaksyon sa mga acid, na bumubuo ng asin at tubig: ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O. 2. React sa solid alkalis (sa panahon ng pagsasanib), na nagreresulta sa pagbuo
Grounds. Mga kemikal na katangian ng mga base. Mga estado ng amphoteric, mga reaksyon ng kanilang pakikipag-ugnayan sa mga acid at alkalis
Ang base ay isang kemikal na tambalan na may kakayahang bumuo ng isang covalent bond na may isang proton (Brønsted base
Mga katangiang reaksyon
Ang mga amphoteric oxide ay tumutugon sa mga malakas na acid, na bumubuo ng mga asing-gamot ng mga acid na ito. Ang ganitong mga reaksyon ay isang pagpapakita ng mga pangunahing katangian ng amphoteric oxides, halimbawa: ZnO + H2SO4
Mga asido. Anoxic at oxygenic acid. Mga katangian ng mga acid (sulfuric, hydrochloric, nitric)
Ang mga asido ay mga kumplikadong sangkap na ang mga molekula ay binubuo ng mga maaaring palitan na mga atomo ng hydrogen at mga acidic na nalalabi. Ang acid residue ay may negatibong singil.
Sulfuric acid
Ang sulfuric acid H2SO4 ay isang malakas na dibasic acid na naaayon sa pinakamataas na estado ng oksihenasyon ng sulfur (+6). Sa ilalim ng normal na kondisyon, puro sulfuric acid
Nitrates
Ang nitric acid ay isang malakas na acid. Ang mga asing-gamot nito - nitrates - ay nakukuha sa pamamagitan ng pagkilos ng HNO3 sa mga metal, oxides, hydroxides o carbonates. Ang lahat ng nitrates ay lubos na natutunaw sa tubig. Nitrate ion sa
Homogeneous catalysis
Ang isang halimbawa ng homogenous catalysis ay ang agnas ng hydrogen peroxide sa pagkakaroon ng mga iodine ions. Ang reaksyon ay nangyayari sa dalawang yugto: H2O2 + I → H2O + IO
Heterogenous catalysis
Sa heterogenous catalysis, ang acceleration ng proseso ay karaniwang nangyayari sa ibabaw ng isang solid body - ang catalyst, samakatuwid ang aktibidad ng catalyst ay depende sa laki at mga katangian ng ibabaw nito. Sa pagsasanay
Ang epekto ng konsentrasyon sa rate ng isang kemikal na reaksyon. Batas ng aksyong masa
Para mag-react ang mga substance, dapat magbanggaan ang kanilang mga molecule. Ang posibilidad ng dalawang tao na magbanggaan sa isang abalang kalye ay mas mataas kaysa sa isang disyerto. Pareho sa mga molekula. Halata naman na sa
Ang impluwensya ng temperatura sa bilis ng isang kemikal na reaksyon. Pag-activate ng enerhiya
Ang epekto ng temperatura sa bilang ng mga banggaan ng molekular ay maaaring ipakita gamit ang isang modelo. Sa unang pagtatantya, ang epekto ng temperatura sa rate ng reaksyon ay tinutukoy ng panuntunan ng van't Hoff (binubalangkas
Mga reaksyon nang wala at may partisipasyon ng mga electron. Ion exchange at redox reactions
Tinutukoy ng mga electron ng Valence ang pag-uugali ng isang elemento ng kemikal sa mga reaksiyong kemikal. Ang mas kaunting mga valence electron na mayroon ang isang elemento, mas madaling ibigay ang mga electron na ito (ito ay nagpapakita ng mga katangian ng pagbabawas
Larawan ng mga reaksyon ng pagpapalitan ng ion
Ang isang exchange reaction sa isang solusyon ay karaniwang kinakatawan ng tatlong equation: molecular, full ionic at abbreviated ionic. Sa ionic equation, ang mga mahihinang electrolyte, mga gas at hindi natutunaw na mga sangkap ay kinakatawan ng m
Mga panuntunan para sa pagsulat ng mga reaksyon ng pagpapalitan ng ion
Kapag nagsusulat ng mga ionic equation, dapat mong tiyaking sundin ang talahanayan ng solubility ng mga acid, base at salts sa tubig, iyon ay, siguraduhing suriin ang solubility ng mga reagents at produkto.
Oksihenasyon
Ang oksihenasyon ay ang proseso ng pagkawala ng mga electron, na may pagtaas sa antas ng oksihenasyon. Kapag ang isang sangkap ay na-oxidized, ang estado ng oksihenasyon nito ay tumataas bilang resulta ng pagkawala ng mga electron. Sa
Pagbawi
Ang pagbabawas ay ang proseso ng pagdaragdag ng mga electron sa isang atom ng isang sangkap, habang bumababa ang estado ng oksihenasyon nito. Kapag binabawasan ang mga atom o ion ay idinagdag ko
Mag-asawang redox
Ang isang oxidizing agent at ang pinababang anyo nito, o isang reducing agent at ang oxidized na anyo nito ay bumubuo ng isang conjugated redox pares, at ang kanilang mga interconversion ay oxidation-in
Mga uri ng reaksyon ng redox
Intermolecular - mga reaksyon kung saan ang oxidizing at pagbabawas ng mga atom ay matatagpuan sa mga molekula ng iba't ibang mga sangkap, halimbawa: H2S + Cl2 → S + 2HCl Int.
Oksihenasyon, pagbabawas
Sa mga reaksiyong redox, ang mga electron ay inililipat mula sa isang atom, molekula, o ion patungo sa isa pa. Ang proseso ng pagkawala ng mga electron ay oksihenasyon. Sa panahon ng oksihenasyon, tumataas ang estado ng oksihenasyon:
Pakikipag-ugnayan sa mga simpleng sangkap
Pakikipag-ugnayan sa mga metal: 2Na + Cl2 = 2NaCl, Fe + S = FeS, 6Li + N2 = 2Li3N, 2Ca + O2
Mass fraction
Ang mass fraction ay ang ratio ng masa ng solute sa masa ng solusyon. Ang mass fraction ay sinusukat sa mga fraction ng isang unit o bilang isang porsyento:
Molality (konsentrasyon ng timbang ng molar, konsentrasyon ng molal)
Ang molality ay ang dami ng solute (bilang ng mga moles) sa 1000 g ng solvent. Sinusukat sa mga moles bawat kg, ang expression na "molality" ay karaniwan din. Kaya, isang solusyon na may konsentrasyon na 0.
Titer ng solusyon
Pangunahing artikulo: Solution titer Ang titer ng solusyon ay ang masa ng natunaw na substance sa 1 ml ng solusyon.
Solubility. Equilibrium sa mga heterogenous system. Produkto ng solubility ng mahinang natutunaw na mga inorganic na sangkap
Ang solubility ay ang kakayahan ng isang substance na bumuo ng mga homogenous system na may iba pang substance - mga solusyon kung saan ang substance ay nasa anyo ng mga indibidwal na atoms, ions, molecules o
Mga may tubig na solusyon ng mga electrolyte. Malakas at mahinang electrolyte. Patuloy at antas ng paghihiwalay. Batas ng pagbabanto ni Ostwald
SOLUTIONS OF ELECTROLYTES SOLUTIONS OF ELECTROLYTES ay naglalaman ng mga kapansin-pansing konsentrasyon ng ions-cations at anion na nabuo bilang resulta ng electrolytic dissociation
pH ng tubig
Para sa kaginhawahan, ang mga konsentrasyon ay ipinahayag bilang pH at hydroxyl pH.
Dissociation ng malakas na electrolytes. Aktibidad ng mga ion sa mga solusyon. Koepisyent ng aktibidad. Pag-unawa sa lakas ng ionic ng mga solusyon
Ang mga malakas na electrolyte ay mga kemikal na compound na ang mga molekula sa mga dilute na solusyon ay halos ganap na nahiwalay sa mga ion. Ang antas ng dissociation ng naturang mga electrolyte ay malapit sa
Degree ng hydrolysis
Ang antas ng hydrolysis ay tumutukoy sa ratio ng bahagi ng asin na sumasailalim sa hydrolysis sa kabuuang konsentrasyon ng mga ion nito sa solusyon. Tinutukoy na α (o hydr);
Potensyal ng elektrod. Ang hitsura ng isang potensyal na pagtalon sa interphase na hangganan. Hydrogen electrode. Karaniwang hydrogen electrode
Ang electrode potential ay ang pagkakaiba sa electrical potential sa pagitan ng electrode at ng electrolyte na nakikipag-ugnayan dito (madalas sa pagitan ng metal at electrolyte solution
Electrochemical corrosion ng mga metal sa iba't ibang kapaligiran
Ang contact bimetallic corrosion ay isang uri ng electrochemical corrosion na sanhi ng contact ng mga metal na may iba't ibang electrode potential sa electrolyte. Kasabay nito, ang kaagnasan ng metal
Ang pakikipag-ugnayan ng kemikal ng mga metal sa mga solusyon ng mga ordinaryong acid at oxidizing acid
Ang hydrochloric acid ay ang teknikal na pangalan para sa hydrochloric acid. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagtunaw ng hydrogen chloride gas - HCl - sa tubig. Dahil sa mababang solubility nito sa tubig, ang konsentrasyon na may
Maghalo ng sulfuric acid
Sa isang dilute aqueous solution ng sulfuric acid, karamihan sa mga molekula nito ay naghihiwalay: H2SO4
Puro sulfuric acid
Sa isang puro solusyon ng sulfuric acid (higit sa 68%), karamihan sa mga molekula ay nasa isang non-dissociated state, kaya ang sulfur ay gumaganap bilang isang oxidizing agent.
Proseso ng electrolysis. Mga proseso ng cathode at anodic. Ang pagkakasunud-sunod ng paglabas ng butil sa anode at katod depende sa halaga ng kanilang potensyal na elektrod
Ang electrolysis ay isang pisikal at kemikal na proseso na binubuo ng pagpapakawala sa mga electrodes ng mga bumubuong bahagi ng mga dissolved substance o iba pang substance na nagreresulta mula sa pangalawang
Mga reaksyon ng cathode
Ang huling reaksyon ay nagpapatuloy sa ebolusyon ng hydrogen. Kapag elek
Pagtingin sa matematika
Ang mga batas ni Faraday ay maaaring isulat bilang sumusunod na pormula: kung saan:
Pagsasaayos ng mga atomo at ion
Ang solubility ng mga salts at hydroxides ng mga cation, na sumasailalim sa analytical classification, tulad ng lahat ng iba pang mga katangian ng mga cation, ay functionally na nauugnay sa posisyon ng mga kaukulang elemento sa periodic cycle.
Mga uri ng titration
Mayroong direkta, baligtad at substituent titrations. Sa panahon ng direktang titration sa isang solusyon ng analyte (aliquot o sample, titrated substance) d
Mga uri ng pagsusuri ng titrimetric
Ang pagsusuri ng titrimetric ay maaaring batay sa iba't ibang uri ng mga reaksiyong kemikal: titration ng acid-base - mga reaksyon ng neutralisasyon; redox titers
Katumbas na molar mass ng isang substance
Ang mga katumbas ng molar mass ay karaniwang isinusulat bilang o
Equivalence number
Ang equivalence number z ay isang maliit na positive integer na katumbas ng bilang ng mga katumbas ng isang substance na nasa 1 mole ng substance na iyon. Katumbas ng salik
Mga tampok ng istraktura ng carbon atom. Mga inorganikong carbon compound (oxides, carbonates at bicarbonates, carbide) at ang kanilang mga katangian
Ang carbon ay ang batayan ng mga organic at bioorganic compound at maraming polimer. Karamihan sa mga carbon compound ay nabibilang sa mga organikong sangkap, ngunit sa gawaing ito ay bibigyan natin ng pansin
Dissociation ng tubig. Tagapagpahiwatig ng hydrogen.
SA Ang Oda ay isang napakahinang electrolyte. (Ang electrolyte ay isang substance na ang solusyon o natutunaw ay nagsasagawa ng electric current). Ang tubig ay naghihiwalay (nahihiwa) sa mga bumubuo nitong ion:
H 2 O ↔ H + + OH -
Ionic na produkto ng tubig K W = [H + ] · [OH - ] = 10 -14 = const (ang molar na konsentrasyon ng mga ion mol/l ay karaniwang ipinahiwatig sa mga square bracket). Sa pagsasagawa, ang hydrogen index ay ginagamit upang matukoy ang kapaligiran. Hydrogen exponent negatibong decimal logarithm ng molar na konsentrasyon ng mga hydrogen ions: pH= - log [H + ] at nasa loob ng 0<рН<14
|
Ion sa solusyon |
Miyerkules |
pH |
|
[H + ] > [OH - ] |
Maasim |
pH< 7 |
|
[ H + ] = [OH - ] = 10 -7 mol/l |
Neutral |
pH = - log [ H + ] = - log 10 -7 = - (- 7) = 7 |
|
[OH - ] > [H + ] |
alkalina |
pH > 7 |
|
saan |
pH |
saan |
pH |
|
tiyan |
ulan |
5,5-6,5 |
|
|
bituka |
8,5 - 9 |
Tapikin ang tubig |
6-6,5-7 |
|
balat |
5,5 -6 |
Tubig dagat |
8-8,5 |
|
dugo |
7,35-7,45 |
Ang lupa |
4-10 |
Hydrolysis
Ang pakikipag-ugnayan ng mga ion ng asin sa mga ion ng tubig, na nagbabago sa halaga ng pH, ay tinatawag hydrolysis. Ito ay isang reversible reaction.
Kung ang pH ay hindi nagbabago kapag ang asin ay natunaw (pH = 7 ay nananatili), kung gayon ang hydrolysis ay hindi magaganap.
Ang pagkakaroon ng mahinang ion sa asin nagiging sanhi ng hydrolysis - ito ay ang mahinang ion na nakakabit sa sarili nito sa magkasalungat na sisingilin na ion ng tubig, sa gayon ay bumubuo bago particle (may singil o walang bayad), at ang natitirang water ion ay nag-aayos ng medium: H+ - acidic, OH − - alkalina.
Malakas na electrolytes.
|
Malakas na acids |
Matibay na batayan |
|
HCl ↔ H + + Cl − |
NaOH↔ Na + + OH − |
|
H 2 SO 4 ↔ 2 H + + SO 4 2− |
KOH↔ K + + OH − |
|
HNO 3 ↔ H + + NO 3 − |
Kung walang tinga sa talahanayan, kung gayon ito ay magiging mahinang butil (mahinang ion).
Ang asin ay binubuo ng cation (positive ion) at anion (negative ion):
Ako + n K.O. - n (nalalabi sa acid)
Mayroong 4 na posibleng kumbinasyon ng asin: 1. malakas + at malakas −
2. malakas + at mahina −
3. mahina + at malakas −
4.mahina + at mahina −
Isaalang-alang natin ang mga reaksyon sa mga sumusunod na pagkakaiba-iba ng ion:
1. NaCl + H 2 O walang hydrolysis, dahil walang mahinang butil sa asin, at ang pH ay hindi nagbabago (katumbas ng 7)
malakas+malakas
ang reaksyon ay neutral at pumunta paghihiwalay sa mga ion: NaCl + H 2 O ↔ Na + + Cl − + H 2 O
2. hydrolysis ng soda (teknikal)
Na 2 CO 3 + H 2 O ↔
Malakas+mahina
CO 3 2− + H + OH - ↔ H + CO 3 2− − + OH - alkaline na kapaligiran, pH>7, kailangan mong higit pang magsulat sa molecular form
Na 2 CO 3 + H 2 O ↔ Na + H + CO 3 2− O + Na + OH - O
3. Hydrolysis ng zinc sulfate
ZnSO 4 + H 2 O ↔
Mahina+malakas
Zn +2 + H + OH - ↔ Zn +2 OH - + + H + acidic na kapaligiran, pH<7, нужно далее написать в молекулярном виде
2 ZnSO 4 +2 H 2 O ↔ (Zn +2 OH - ) + 2 SO 4 2- O + H 2 + SO 4 2- O
4. Ang hydrolysis ng aluminum carbonate ay nagpapatuloy hanggang sa pagkumpleto, dahil ang asin ay binubuo ng dalawang mahihinang particle.
Al 2 (С O 3 ) 3 + 6H 2 O ↔ 2Al(OH) 3 + 3H 2 CO 3
Electrochemistry
Kung ang isang metal plate ay inilagay sa isang solusyon ng asin nito, pagkatapos ay isang double electric layer ay nabuo sa hangganan ng solid at likido na mga phase, ang halaga nito ay tinatantya ng halaga ng potensyal na elektrod φ. Para sa maraming mga metal, ang mga potensyal ng elektrod ay tinutukoy gamit ang isang hydrogen electrode, ang potensyal nito ay ipinapalagay na zero φ=0. Ang data ng potensyal ng elektrod ay ipinakita sa Talahanayan Blg. 3 ng Appendix sa Paraan 4/23/2 "Programa ng trabaho at gawain para sa pagsubok".
Mga karaniwang potensyal ng elektrod ( 0 )
ilang mga metal (saklaw ng mga boltahe) sa 298K.
|
kalahating reaksyon ng electrode |
kalahating reaksyon ng electrode |
||
|
Li + (aq.) + 1 e - = Li (sol.) |
3.045 |
Cd 2+ (aq) + 2 e - = Cd (sol) |
0.403 |
|
Rb + (aq) + 1 e - = Rb (sol) |
2.925 |
Co 2+ (aq) + 2e - = Co (sol) |
0.277 |
|
K + (aq) + 1 e - = K (sol) |
2.924 |
Ni 2+ (aq) + 2 e - = Ni (sol) |
0.250 |
|
Cs + (aq.) + 1 e - = Cs (sol.) |
2.923 |
Sn 2+ (aq) + 2 e - = Sn (sol) |
0.136 |
|
Ba 2+ (aq) + 2 e - = Ba (sol) |
2.905 |
Pb 2+ (aq.) + 2 e - = Pb (sol.) |
0.126 |
|
Ca 2+ (aq) + 2 e - = Ca (sol) |
2.866 |
Fe 3+ (aq.) + 3 e - = Fe (sol.) |
0.037 |
|
Na + (aq.) + e - = Na (sol.) |
2.714 |
2 H + (aq) + 2 e - = H 2 (g) |
0.000 |
|
Mg 2+ (aq) + 2 e - = Mg (sol) |
2.363 |
Sb 3+ (aq.) + 3 e - = Sb (sol.) |
0.200 |
|
Al 3+ (aq.) + 3 e - = Al (sol.) |
1.663 |
Bi 3+ (aq.) + 3 e - = Bi (sol.) |
0.215 |
|
Ti 2+ (aq) + 2 e - = Ti (sol) |
1.630 |
Cu 2+ (aq.) + 2 e - = C u (sol.) |
0.337 |
|
Zr 4+ (aq.) + 4 e - = Zr (sol.) |
1.539 |
Cu + (aq) + e - = Cu (sol) |
0.520 |
|
Mn 2+ (aq.) + 2 e - = Mn (sol.) |
1.179 |
Ag + (aq.) + e - = Ag (sol.) |
0.799 |
|
V 2+ (aq.) + 2 e - = V (sol.) |
1.175 |
Hg 2+ (aq) + 2 e - = Hg (l) |
0.850 |
|
Cr 2+ (aq) + 2 e - = Cr (sol) |
0.913 |
Pd 2+ (aq) + 2 e - = Pd (sol) |
0,987 |
|
Zn 2+ (aq.) + 2 e - = Zn (sol.) |
0.763 |
Pt 2+ (aq) + 2 e - = Pt (sol) |
1,188 |
|
Cr 3+ (aq.) + 3 e - = Cr (sol.) |
0.744 |
Au 3+ (aq.) + 3 e - = Au (sol.) |
1,498 |
|
Fe 2+ (aq) + 2 e - = Fe (sol) |
0.440 |
Au + (aq.) + e - = Au (sol.) |
1,692 |
Ang mga potensyal ng electrode na may minus sign ay tumutukoy sa mga metal na nag-aalis ng hydrogen mula sa mga acid. Sa pamagat ng talahanayan na "Mga karaniwang potensyal ng elektrod" ay tumutugma sa mga potensyal na tinutukoy sa ilalim ng mga karaniwang kondisyon: temperatura t =25 0 C (T = 298 K), presyon P = 1 atm, konsentrasyon ng solusyon kung saan ang elektrod ay nahuhulog C = 1 mol/l. φ 0 --- st. nakasanayan
Ang mas mababa ang electrode potential φ, mas aktibo ang metal, mas malaki ang reducing agent nito.
Halimbawa . Aling metal ang mas aktibo, sink o aluminyo? Sagot: Ang aluminyo, dahil ang potensyal nito (ayon sa talahanayan Blg. 3) ay mas mababa kaysa sa zinc.
Mga elemento ng galvanic.
Ang galvanic cell (GC) ay isang aparato kung saan ang enerhiya ng isang kemikal na reaksyon ay direktang na-convert sa elektrikal na enerhiya. Ang GE ay binubuo ng magkakaugnay na mga electrodes ng metal na nahuhulog sa mga solusyon ng kanilang asin. Ang mga metal plate ay konektado sa pamamagitan ng isang indicating device. Ang mga kalahating selula ay konektado sa isang de-koryenteng circuit gamit ang isang tubo na puno ng isang conductive solution (ang tinatawag na salt bridge). Sa Fig. 1. Ang isang diagram ng isang copper-zinc galvanic cell (Jacobi-Daniel) ay ipinapakita. − Zn / Zn 2+ / / Cu 2+ / Cu +
Zn Cu
- +
ZnSO 4 CuSO 4
kanin. 1. Diagram ng isang galvanic cell: 1 - elektrod (Zn); 2- sisidlan na may solusyon sa ZnSO 4 ; 3 - tulay ng asin; 4- sisidlan na may solusyong CuSO 4 ; 5- elektrod (Ci).
Isinulat namin ang mga halaga ng mga potensyal na elektrod para sa sink at tanso mula sa talahanayan No. 3:
0 = 0.337 V 0 = −0.763 V
Cu 2+ / Cu 0 Zn 2+ / Zn 0
Ang isang metal na may mas mababang potensyal na elektrod ay isinasaalang-alang anode at ito ay nag-oxidize.
Nakikita namin na ang potensyal na halaga para sa zinc ay mas mababa kaysa sa tanso, napagpasyahan namin na ang zinc
anode (nagsisilbing negatibong elektrod) A Zn 0 - 2ē Zn 2+
Ang metal na may mas mataas na potensyal na elektrod ay itinuturing na atom at siya ay ibinabalik.
Ang reaksyon sa tamang elektrod para sa tanso, dahil ito ang katod (gumaganap bilang isang positibong elektrod), ay tumutugma sa proseso ng pagbabawas:
K Cu 2+ + 2ē Cu 0
Ang mga galvanic cell ay kinakatawan ng sumusunod na notasyon:
− Zn 0 / ZnSO 4 / / CuSO 4 / Cu 0 + o sa anyong ionic: − Zn 0 / Zn 2+ / / Cu 2+ / Cu 0
kung saan ang mga patayong linya ay sumisimbolo sa hangganan ng metal-solusyon, at ang dobleng linya ay sumisimbolo sa hangganan sa pagitan ng mga solusyon sa electrolyte.
Trabaho Ang GE ay tinasa ayon sa halaga ng E.M.F. nito (ang pinakamataas na boltahe na kayang gawin ng GE). Ang EMF ng isang galvanic cell ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga potensyal ng elektrod ng oxidizer at ng reducer, iyon ay, ito ay katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga potensyal na elektrod ng katod at anode.
E = K 0 − A 0 (1) E theor = K kalkulado − A kalkulado
Ang potensyal ng elektrod ng isang metal ay nakasalalay sa konsentrasyon ng mga ion nito sa solusyon.
Ang pag-asa na ito ay ipinahayag ng Nernst equation:
saan - karaniwang potensyal na metal, R - unibersal na gas constant, T - ganap na temperatura, n - numero gumaganang mga electron , na dumadaan mula sa anode patungo sa cathode, F - Faraday number 1 F = 96500 C, C - konsentrasyon ng mga metal ions.
Kung sa equation sa itaas ay pinapalitan natin ang mga constants R at F sa kanilang mga numerical na halaga, at ang natural na logarithm na may isang decimal, pagkatapos ay kukuha ito ng sumusunod na anyo:
Kung ang mga konsentrasyon ng mga solusyon sa mga electrodes ay hindi pareho, pagkatapos ay kalkulahin muna ang mga bagong potensyal na halaga para sa cathode at anode, na naitama para sa konsentrasyon ayon sa Nernst equation, at pagkatapos ay palitan ang mga ito sa equation (1).
Konsentrasyon ng galvanic cell (CGE)ay binubuo ng dalawang plato ng parehong metal na nahuhulog sa mga solusyon ng asin nito, na naiiba lamang sa konsentrasyon. − Zn 0 / Zn 2+ / / Zn 2+ / Zn 0 +
Zn Zn
- +
ZnSO 4 Zn SO 4
C 1 C 2 kanin. 2. Diagram ng isang galvanic cell: 1.5 - electrodes (Zn); 2, 4 - mga sisidlan na may solusyon sa ZnSO 4 ; 3 - tulay ng asin.
Isang elektrod na nakalubog sa isang solusyon na maymababang konsentrasyon itinuturing na anode.
Sabihin nating C1< С 2 , pagkatapos ay ang kaliwang elektrod 1 ay ang anode at ang kanang elektrod 2 ay ang katod. Ang CGE ay tumatakbo hanggang sa ang mga konsentrasyon ng C level out. 1 = C 2.
Kaagnasan ng metal
Ito ang pagkasira (oxidation) ng mga metal sa ilalim ng impluwensya ng kapaligiran.
Polarisasyon pagbagal ng kaagnasan dahil sa pagbuo sa ibabaw ng metal ng: 1) isang manipis na pelikula na hindi nakikita ng mata, na pumipigil sa karagdagang pagtagos ng ahente ng oxidizing; Mayroon akong ganoong pelikula Al, Ti, Zn, Sn, Pb, Mn, Cd, Tl.
2) isang makapal na layer ng mga produkto ng kaagnasan (nakikita), na nagpapahirap sa paglapit sa metal mismo. Sa kasong ito, ang antas ng polariseysyon ay nakasalalay sa porosity ng layer na ito. Halimbawa, ang berdeng patina sa tanso ay may komposisyon ( CuOH) 2 CO 3 at ang porosity nito ay mas mababa kaysa sa bakal (ang produkto ay kalawang Fe 2 O 3 nH 2 O ), kaya mas pinoprotektahan ng patina ang tanso kaysa pinoprotektahan ng kalawang ang bakal.
Depolarisasyon pagpapabilis ng kaagnasan. Mayroong hydrogen at oxygen.
1) Depolarization ng hydrogennangyayari sa acidic na kapaligiran (dilute acids HCl, H2SO4, HNO3 atbp.). Sa panahon ng electrochemical corrosion, dahil ang mga alloying metal additives ay ipinakilala sa maraming mga metal at ang mga microgalvanic cell ay nabuo dahil sa mga potensyal na pagkakaiba, ang kapaligiran ay naibalik sa katod, iyon ay, ang hydrogen ay nabawasan mula sa acid:
K 2Н + + 2ē Н 0 2,
at sa anode A oksihenasyon ng metal.
2) Depolarization ng oxygennangyayari sa neutral at bahagyang alkaline na kapaligiran (isinasaalang-alang namin ang atmospheric corrosion)
K 2H 2 O + + O 2 + 4ē 4OH − ,
A Fe 0 - 2ē Fe 2+ oksihenasyon ng bakal sa Fe 2+ sa simula ng kaagnasan, pagkatapos lamang, sa paglipas ng panahon, nangyayari ang oksihenasyon Fe3+.
Produktong kaagnasan Fe (OH) 2 + O 2 → Fe (OH) 3 o Fe 2 O 3 · nH 2 O brown rye.
KONKLUSYON: ang kaagnasan (oxidation) ng isang metal ay palaging isang anodic na proseso, at ang daluyan ay naibalik sa katod.
Maraming puro acids pasibo (Harangin, bawasan nang husto ang rate ng kaagnasan) maraming mga metal. Ito ay kung paano ang concentrated sulfuric acid ay nagpapasa ng bakal: isang siksik na manipis na pelikula ay nabuo sa ibabaw. FeSO4 , na pumipigil sa pagtagos ng sulfuric acid.
Impluwensya ng pH value sa corrosion rate.
Tsart 1 para sa mga metal Al, Zn, Sn, Pb . Ang mga metal na ito ay matatag sa isang neutral na kapaligiran dahil sa amphotericity (nakatayo sila sa pagitan ng mga tunay na metal at hindi metal sa periodic table) at ang mga produktong corrosion ay tumutugon sa parehong mga acid at alkalis. Kaya, kinakailangan upang maghanda ng tubig para sa pagtatrabaho sa mga aluminum heat exchanger (pagwawasto: Sinabi ni Al matatag sa pH=7; Pb sa pH=8; Si Sn sa pH=9; ang likas na katangian ng kurba ay pareho).
bilis V KOR
kaagnasan
V KOR
| |
0 7 pH 0 7 pH
Graph 1. Graph 2.
Ipinapakita ng graph 2 ang curve para sa glandula: ito ay matatag sa mataas na alkaline na kapaligiran.
Mga pamamaraan para sa pagprotekta sa mga metal mula sa kaagnasan.
- Alloyingmga metal na pagpapakilala ng mga metal additives sa base metal upang makakuha ng mga bagong katangian: a) pagtaas ng tigas na riles, mga gulongMn, W, Zn, Cr, Moatbp.; b) nadagdagan ang resistensya ng kaagnasan sa iba't ibang uri ng hindi kinakalawang na asero; c) ang hitsura ng plasticity at lambot; d) mga katangian ng ferromagnetic.
- Panimulamga inhibitor ng kaagnasanmga sangkap na nagbabawas sa pagsalakay sa kapaligiran: mga sumisipsip ng oxygen sa solusyonNa2 KAYA3 ; Ang mga cathodic moderator ay bumubuo ng isang pelikula sa metal (chromates, bichromatesK2 Cr2 O7 , nitrite, atbp.); Para sa mga acidic na kapaligiran, ginagamit ang mga organikong compound (catapin).
- Non-metallic coatings: mga barnis, pintura, pampadulas, wax, pastes, polimer, goma, matigas na goma. Ang proteksyon sa goma at ebonite ay tinatawag na gumming.
- Proteksyon ng electrochemical: A)metal coatings; b) proteksyon sa pagtapak; c) proteksyon ng cathodic.
- Kasalukuyang proteksyon: Ito ay pinaniniwalaan na 50% ng kaagnasan sa railway transport ay nangyayari dahil sa ligaw na alon, lahat ng bahagi ng rolling stock at kung ano ang nasa lupa ay apektado. Ang ideya ng proteksyon ay upang ilihis ang ilan sa mga alon sa pamamagitan ng mga gabay sa lupa, na konektado sa isang diode, na nag-aayos ng pagpasa ng kasalukuyang sa isang direksyon (suction).
- Depensa mula samicrobiological corrosion: polymer-based na mga barnis at pintura, air exchange, mga kondisyon ng temperatura na hindi mas mataas sa 200 C at halumigmig na hindi hihigit sa 80%, mga preservative na gumagamit ng mga inhibitor, sakripisyo at proteksyon ng cathodic.
Proteksyon sa pagtapak:ako- istraktura ng bakal,Proteksyon ng Cathodic:ako- pinahiran na tubo,
2- protector, 3- filler, 4- electrical 2- connecting wires, 3- source
contact na may istraktura, 5 control DC, 4 anode.
terminal ng pagsukat (akoPZProteksiyon na kasalukuyang Mekanismo: electrolysis
proteksyon). Mekanismo: GE
Sapagtapak(anodic) electrochemical proteksyon, isang tagapagtanggol ay naka-attach sa protektadong istraktura ng metal - metal na maymas negatibong halaga ng potensyal ng elektrod. Ang aktibidad ng metal na pinili bilang proteksyon ay maaaring masuri ng radius ng pagkilos ng tagapagtanggol, i.e. ang distansya kung saan ang pagkilos ng napiling metal ay umaabot. Para sa proteksyon ng pagtapak ng bakal, kadalasang ginagamit ang zinc, pati na rin ang aluminyo, cadmium at magnesium. Ang radius ng proteksyon sa pagtapak ay humigit-kumulang 50 m.
Kapag pinoprotektahan ang mga cable, pipeline at iba pang mga istraktura na matatagpuan sa lupa, ang mga zinc protector ay naka-install sa isang filler composition: 25% CaSO4 2H2 Ay, 28% Na2 KAYA4 · 10 N2 Oh, 50% clay. Ang mga protektor para sa pag-install sa lupa ay karaniwang ginagawa sa anyo ng mga cylinder. Para sa pakikipag-ugnay sa connecting wire, na karaniwang ibinebenta, ang tagapagtanggol ay may galvanized steel core.
Ang rate ng kaagnasan na may proteksyon sa anodic ay maaaring mabawasan sa isang minimum na halaga na naaayon sa buong kasalukuyang polariseysyon, ngunit hindi kailanman nabawasan sa zero, tulad ng sa kaso ng proteksyon ng cathodic.
Cathodeelectrochemical protection ay ginagamit upang protektahan ang mga produktong metal na matatagpuan sa lupa. Isinasagawa ito sa pamamagitan ng pagkonekta ng mga istrukturang metal sa negatibong poste ng isang panlabas na direktang kasalukuyang pinagmumulan. Sa proteksyon ng cathodicAng mga hindi matutunaw na materyales (grapayt, karbon) o dissolving scrap metal (mga riles, lumang tubo) ay ginagamit bilang pantulong na elektrod (anode), na dapat na pana-panahong i-renew. Sa kaso ng paglaban sa kaagnasan sa ilalim ng lupa, ang positibong poste ng panlabas na kasalukuyang pinagmumulan ay pinagbabatayan. Ang saklaw ng proteksyon ng cathodic ay halos 2 km.
Kasalukuyang proteksyon: akorectifier substation, 2- overhead contact network, 3- riles, 4- lupa, 5- stray current, 6- pipeline, 7- diode, 8- metal jumper.
Upang maprotektahan ang mga istrukturang metal sa ilalim ng lupa mula sa pagkawasak ng mga ligaw na alon, ginagamit itoproteksyon ng de-koryenteng paagusan. Isinasagawa ito sa pamamagitan ng pagkonekta sa seksyon ng anode ng isang istraktura sa ilalim ng lupa (pipe) na may isang metal na konduktor sa isang mapagkukunan ng mga ligaw na alon, halimbawa, isang riles. Ang kasalukuyang pumasa sa pamamagitan ng metal conductor, bilang isang resulta kung saan ang ground-rail potensyal na pagkakaiba ay inalis, at samakatuwid ay ang panganib ng kaagnasan. Dahil ang kasalukuyang sa mga nakoryenteng riles ay kadalasang maaaring magbago ng direksyon nito, ang polarized electric drainage ay ginagamit para sa higit na pagiging maaasahan ng proteksyon. Upang gawin ito, ang isang rectifier, halimbawa isang silikon o germanium diode, ay kasama sa mga koneksyon sa metal, na nagsisiguro na ang kasalukuyang dumadaloy lamang sa nais na direksyon.
ELECTROLYSIS
Ito ang pagbabagong-anyo ng isang sangkap sa ilalim ng impluwensya ng electric current. Kasabay nito, sakatoday ibinabalikpositibong mga particle (mga kasyon), at saanodemag-oxidizemga negatibong particle (mga anion).
Ginamit sa electrolysisnalulusaw(metal) athindi matutunaw(uling)mga electrodes.Ang electrode solubility ay mahalaga lamang para sa anodic na proseso. Bilang default, ginagamit ang mga carbon electrodes.
Ang unang batas ni Faraday.
Kapag nagpapasa ng dami ng kuryente sa isang solusyon o natunaw ng isang substance 1F= 96500 C, isang katumbas ng mga produktong electrolysis ang inilabas sa cathode at anode.
Ang pangalawang batas ni Faraday.
Ang masa o dami ng produktong electrolysis ay direktang nakasalalay sa lakas ng kasalukuyang, ang oras ng pagpasa ng kuryente at ang likas na katangian ng produktong electrolysis.
at,
saanako kasalukuyang lakas, A;t oras, s; Eprod katumbas ng masa, G;EVprod katumbas ng volumetric, l.Kasalukuyang output
Ang electrolysis ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kasalukuyang mga halaga ng kahusayan: 97-99%.
Ginagamit ang electrolysis para sa paggawa ng mga high-purity substance, metal, para sa coating, electroplating, electroforming, paghihiwalay ng mga mixtures ng substance, para sa electrocoagulation, para sa produksyon ng hydrogen bilang alternatibong gasolina, sa cathodic corrosion protection, atbp.
Mga panuntunan para sa pagsulat ng mga electrolysis equation para sa mga may tubig na solusyon.
- Pagbawas ng mga cation sa katod.
a) Kung ang salt metal ay nasa "voltage series" hanggang saSinabi ni Alinclusive, pagkatapos ay ang hydrogen ay nabawasan mula sa tubig sa katod, at ang metal ay nananatili sa solusyon:
SA2H+ + 2ē → N0 2
b) Kung ang salt metal ay nasa "boltahe serye" mula saTihanggang H inclusive, pagkatapos ang parehong hydrogen mula sa tubig at metal ay nabawasan sa katod:
SA2H+ + 2ē → N0 2 AtCr3+ + 3ē →Cr0
V)Kung ang metal na asin ay nasa "serye ng boltahe" pagkatapos ng hydrogen, kung gayon ang isang metal ay nabawasan sa katod:
SAAg+ + 1 ē → Ag0
- Oxidation ng mga anion sa anode
A)para sa hindi matutunaw (carbon) electrodes:
S2- ,ako- , Br - , Cl- OH- ,HINDI3 - , KAYA4 2- , P.O.4 3-
pagtaas ng kahirapan ng anion oxidation.
b)para sa natutunaw (metal) na mga electrodes:
ang mga anion ng asin ay nananatili sa solusyon, atnatutunaw na metal anode na materyal ay nag-oxidize.
PAHINA 7
kasyon+
anion −
Ang ionic na produkto ng tubig ay ang produkto ng mga konsentrasyon ng hydrogen ions H+ at hydroxide ions OH? sa tubig o sa may tubig solusyon, tubig autoprotolysis pare-pareho. Pagpapakita ng halaga ng ionic na produkto ng tubig
Ang tubig, bagama't mahina ang electrolyte, ay humihiwalay sa maliit na lawak:
H2O + H2O - H3O+ + OH? o H2O - H+ + OH?
Ang ekwilibriyo ng reaksyong ito ay malakas na inilipat sa kaliwa. Ang dissociation constant ng tubig ay maaaring kalkulahin gamit ang formula:
Konsentrasyon ng hydronium ions (protons);
konsentrasyon ng hydroxide ion;
Konsentrasyon ng tubig (sa molecular form) sa tubig;
Ang konsentrasyon ng tubig sa tubig, na isinasaalang-alang ang mababang antas ng dissociation nito, ay halos pare-pareho at umaabot sa (1000 g/l)/(18 g/mol) = 55.56 mol/l.
Sa 25 °C, ang dissociation constant ng tubig ay 1.8×10×16 mol/l. Ang equation (1) ay maaaring muling isulat bilang: Let us denote the product K· = Kw = 1.8×10?16 mol/l · 55.56 mol/l = 10?14mol/l = · (sa 25 °C).
Ang pare-parehong Kw, katumbas ng produkto ng mga konsentrasyon ng mga proton at hydroxide ions, ay tinatawag na ionic na produkto ng tubig. Ito ay pare-pareho hindi lamang para sa purong tubig, kundi pati na rin para sa dilute na may tubig na mga solusyon ng mga sangkap. Sa pagtaas ng temperatura, ang dissociation ng tubig ay tumataas, samakatuwid, ang Kw ay tumataas din; sa pagbaba ng temperatura, vice versa. Praktikal na kahalagahan ng ionic na produkto ng tubig
Ang praktikal na kahalagahan ng ionic na produkto ng tubig ay malaki, dahil pinapayagan nito, na may kilalang acidity (alkalinity) ng anumang solusyon (iyon ay, sa isang kilalang konsentrasyon o ), upang mahanap ang kaukulang konsentrasyon o . Bagaman sa karamihan ng mga kaso, para sa kaginhawahan ng pagtatanghal, hindi sila gumagamit ng ganap na mga halaga ng mga konsentrasyon, ngunit ang kanilang mga decimal logarithms ay kinuha gamit ang kabaligtaran na pag-sign - ayon sa pagkakabanggit, ang hydrogen index (pH) at ang hydroxyl index (pOH).
Dahil ang Kb ay isang pare-pareho, kapag ang acid (H+ ions) ay idinagdag sa isang solusyon, ang konsentrasyon ng hydroxide ions OH? babagsak at vice versa. Sa isang neutral na kapaligiran = = mol/l. Sa isang konsentrasyon > 10?7 mol/l (ayon sa pagkakabanggit, ang konsentrasyon< 10?7 моль/л) среда будет кислой; При концентрации >10?7 mol/l (ayon sa pagkakabanggit, konsentrasyon< 10?7 моль/л) -- щелочной.
Electrolytic dissociation ng tubig. halaga ng pH
Ang tubig ay isang mahinang amphoteric electrolyte:
H2O H+ + OH- o, mas tiyak: 2H2O H3O+ + OH-
Ang dissociation constant ng tubig sa 25°C ay katumbas ng: Ang halagang ito ng constant ay tumutugma sa dissociation ng isa sa isang daang milyong molekula ng tubig, samakatuwid ang konsentrasyon ng tubig ay maaaring ituring na pare-pareho at katumbas ng 55.55 mol/l (density). ng tubig 1000 g/l, mass ng 1 litro 1000 g, dami ng tubig substance 1000g: 18g/mol=55.55 mol, C=55.55 mol: 1 l = 55.55 mol/l). Pagkatapos
Ang halagang ito ay pare-pareho sa isang naibigay na temperatura (25°C), ito ay tinatawag na ionic na produkto ng tubig KW:
Ang dissociation ng tubig ay isang endothermic na proseso, samakatuwid, sa pagtaas ng temperatura, alinsunod sa prinsipyo ng Le Chatelier, ang dissociation ay tumindi, ang ionic na produkto ay tumataas at umabot sa isang halaga ng 10-13 sa 100 ° C.
Sa purong tubig sa 25°C, ang mga konsentrasyon ng hydrogen at hydroxyl ions ay pantay:
10-7 mol/l Ang mga solusyon kung saan ang mga konsentrasyon ng hydrogen at hydroxyl ions ay pantay ay tinatawag na neutral. Kung ang isang acid ay idinagdag sa purong tubig, ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions ay tataas at magiging mas malaki sa 10-7 mol/l, ang medium ay magiging acidic, at ang konsentrasyon ng mga hydroxyl ions ay agad na magbabago upang ang ionic na produkto ng tubig ay mananatili. ang halaga nito ay 10-14. Ang parehong bagay ay mangyayari kapag nagdaragdag ng alkali sa malinis na tubig. Ang mga konsentrasyon ng hydrogen at hydroxyl ions ay nauugnay sa bawat isa sa pamamagitan ng ionic na produkto, samakatuwid, alam ang konsentrasyon ng isa sa mga ions, madaling kalkulahin ang konsentrasyon ng isa pa. Halimbawa, kung = 10-3 mol/l, kung gayon = KW/ = 10-14/10-3 = 10-11 mol/l, o kung = 10-2 mol/l, kung gayon = KW/ = 10-14 /10-2 = 10-12 mol/l. Kaya, ang konsentrasyon ng hydrogen o hydroxyl ions ay maaaring magsilbi bilang isang quantitative na katangian ng acidity o alkalinity ng medium.
Sa pagsasagawa, hindi nila ginagamit ang mga konsentrasyon ng hydrogen o hydroxyl ions, ngunit ang hydrogen pH o hydroxyl pOH indicator. Ang hydrogen pH indicator ay katumbas ng negatibong decimal logarithm ng konsentrasyon ng hydrogen ions:
Ang hydroxyl index pOH ay katumbas ng negatibong decimal logarithm ng konsentrasyon ng mga hydroxyl ions:
pOH = - log
Ito ay madaling ipakita sa pamamagitan ng pagkuha ng logarithm ng ionic na produkto ng tubig na
pH + pH = 14
Kung ang pH ng kapaligiran ay 7, ang kapaligiran ay neutral, kung mas mababa sa 7, ito ay acidic, at mas mababa ang pH, mas mataas ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions. Ang pH na higit sa 7 ay nangangahulugan na ang kapaligiran ay alkalina; kung mas mataas ang pH, mas mataas ang konsentrasyon ng mga hydroxyl ions. Ang dalisay na tubig ay nagsasagawa ng kuryente nang napakahina, ngunit mayroon pa ring nasusukat na kondaktibiti ng kuryente, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng bahagyang paghihiwalay ng tubig sa mga hydrogen ions at hydroxide ions. Batay sa electrical conductivity ng purong tubig, ang konsentrasyon ng hydrogen at hydroxide ions sa tubig ay maaaring matukoy.
Dahil ang antas ng dissociation ng tubig ay napakaliit, ang konsentrasyon ng mga hindi magkakahiwalay na molekula sa tubig ay halos katumbas ng kabuuang konsentrasyon ng tubig, samakatuwid, mula sa expression para sa dissociation constant ng tubig, kalahating kalahati, na para sa tubig at dilute aqueous. solusyon sa isang pare-pareho ang temperatura, ang produkto ng mga konsentrasyon ng hydrogen ions at hydroxide ions ay isang pare-pareho ang halaga. Ang pare-parehong ito ay tinatawag na ionic na produkto ng tubig.
Ang mga solusyon kung saan ang mga konsentrasyon ng hydrogen at hydroxide ions ay pareho ay tinatawag na neutral. Ang mga acidic solution ay naglalaman ng mas maraming hydrogen ions, habang ang mga alkaline na solusyon ay naglalaman ng mas maraming hydroxide ions. Ngunit ang produkto ng kanilang mga konsentrasyon ay palaging pare-pareho. Nangangahulugan ito na kung ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions sa isang may tubig na solusyon ay kilala, kung gayon ang konsentrasyon ng mga hydroxide ions ay tinutukoy din. Samakatuwid, ang parehong antas ng acidity at ang antas ng alkalinity ng isang solusyon ay maaaring quantitatively characterized sa pamamagitan ng konsentrasyon ng hydrogen ions:
Ang acidity o alkalinity ng isang solusyon ay maaaring ipahayag sa isang mas maginhawang paraan: sa halip na ang konsentrasyon ng mga hydrogen ions, ipahiwatig ang decimal logarithm nito, na kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda. Ang huling halaga ay tinatawag na hydrogen index at tinutukoy ang pH:. Mula dito ay malinaw na sa isang neutral na solusyon pH = 7; sa acidic na solusyon pH<7 и тем меньше, чем кислее раствор; в щелочных растворах рН>7, at higit pa, mas malaki ang alkalinity ng solusyon.
Mayroong iba't ibang mga pamamaraan para sa pagsukat ng pH. Ang tinatayang reaksyon ng isang solusyon ay maaaring matukoy gamit ang mga espesyal na reactor na tinatawag na mga tagapagpahiwatig, ang kulay nito ay nagbabago depende sa konsentrasyon ng mga hydrogen ions. Ang pinakakaraniwan ay methyl orange, methyl red, phenolphthalein at litmus.
Mga artikulo sa paksa
