Протолитические равновесия в растворах электролитов

Содержание

Слайд 2

План: Теории кислот и оснований Автопротолиз воды Расчет кислотности в растворах

План:
Теории кислот и оснований
Автопротолиз воды
Расчет кислотности в растворах кислот и оснований
Кислотно-основное

равновесие в жизнедеятельности организма
Слайд 3

Гомеостаз – состояние относительного постоянства внутренней среды организма. Изогидрия – один

Гомеостаз – состояние относительного постоянства внутренней среды организма.
Изогидрия – один из

важнейших факторов гомеостаза живых организмов. Это поддержание кислотно-основного состояния организма, т.е. концентрации Н+ на определенном уровне.
Слайд 4

Теория С.Аррениуса (классическая) НС1 = Н+ + С1-, кислота – донор

Теория С.Аррениуса (классическая)
НС1 = Н+ + С1-, кислота – донор

протона
NaOH = OН- + Na+, основание – донор ОН- - ионов
Амфолит (как основание и как кислота)
Но NH3, CO2 – как объяснить?

Zn(OH)2 = Zn(OH)+ + OH-,
H2ZnO2 = H+ + HZnO2-,

Слайд 5

Теория Бренстеда-Лоури (протонная) НА = Н+ + А-, кислота – донор

Теория Бренстеда-Лоури (протонная)
НА = Н+ + А-, кислота – донор

протона
В + Н+ = ВН+, основание – акцептор протона
«Кислота» и «основание» – относительные понятия, одни и те же вещества могут быть и кислотами и основаниями
СН3СООН / СН3СОО- и Н3О+ / Н2О – кислотно-основные пары (сопряженные кислоты и основания)
Реакции диссоциации, нейтрализации, гидролиза – реакции протолиза.
Протолитические равновесия – равновесия, устанавливающиеся в растворах между кислотами и сопряженными основаниями.
Слайд 6

Электронная теория Льюиса Ограниченность протонной теории – не объясняет кислотно-основные свойства

Электронная теория Льюиса
Ограниченность протонной теории – не объясняет кислотно-основные свойства

ряда веществ (BCl3, SiCl4 и др.)
Теория Льюиса объясняет кислотно-основные свойства на электронном уровне (не на молекулярно-ионном).
Основание – донор электронной пары
Кислота – акцептор электронной пары
Кислотно-основное взаимодействие - образование
донорно-акцепторной связи
H3N: + HCl → [H3N→H]+ + :Cl-
основание1 кислота1 основание2 кислота2
Слайд 7

Вода слабый электролит 2Н2О ↔ Н3О+ + ОН- или Н2О +

Вода слабый электролит
2Н2О ↔ Н3О+ + ОН-
или Н2О + Н2О ↔

Н3О+ + ОН-
Для Н2О характерна протолитическая амфотерность
Слайд 8

 

Слайд 9

 

Слайд 10

Виды кислотности Активная кислотность – концентрация свободных ионов Н+. Потенциальная (резервная)

Виды кислотности
Активная кислотность – концентрация свободных ионов Н+.
Потенциальная (резервная) кислотность –

концентрация ионов Н+, связанных в молекулах слабых недиссоциированных кислот.
Общая кислотность – концентрация всех катионов Н+.
[Н+]общ = [Н+]акт + [Н+]пот
Методы определения рН:
Визуально-колориметрический метод (кислотно-основные индикаторы)
Потенциометрический метод (измерение потенциала Н+-селективного электрода)
Титриметрический метод определения общей кислотности
Слайд 11

Биохимические процессы протекают при определенном значении рН. рН биологических жидкостей: Сдвиг

Биохимические процессы протекают при определенном значении рН.
рН биологических жидкостей:
Сдвиг рН от

нормы – наличие патологии!
В результате жизнедеятельности в организме образуется большое количество кислот.
Н2СО3 – до 13 моль в сутки (выводится через дыхание)
Н2SO4, H3PO4, CH3CH(OH)COOH и др. – 30-80 ммоль в сутки
Сдвиг в выделении СО2 на 0,13 моль приводит к серьезным патологическим изменениям.
Слайд 12

Ацидоз – устойчивое нарушение рН ниже нормы (передозировка снотворного). Алкалоз –

Ацидоз – устойчивое нарушение рН ниже нормы (передозировка снотворного).
Алкалоз – устойчивое

нарушение рН выше нормы (длительная рвота).
При некоторых патологиях выделение кислот увеличивается до 1 моль. Кроме перечисленных кислот – ацетоуксусная, β-гидроксимасляная кислоты.
Ферменты проявляют активность при определенном значении рН
Пепсин желудочного сока – 1,5-2,0
Секрет поджелудочной железы – 7,5-8,0
Каталаза крови – 7,0
Изогидрия нарушается при сердечно-сосудистых заболеваниях, ишемии, сахарном диабете.
Изогидрия поддерживается – дыханием, мочевыделением и потоотделением.
Но они работают медленно! «Скорая помощь» при нарушениях изогидрии – буферные системы организма.
Слайд 13

Диссоциация кислот и оснований НА → Н+ + А- или НА

Диссоциация кислот и оснований
НА → Н+ + А- или НА +

Н2О → Н3О+ + А-
если α=1, то [Н+] = Ск = СНА
рН = -lg[H+] = -lgCK
Например:
для 0,1 М НС1 рН = -lg0,1 = 1
для H2SO4 → 2H+ + SO42-
[H+] = 2C(H2SO4) pH = -lg2C(H2SO4)
Слайд 14

 

Слайд 15

 

Слайд 16

 

Слайд 17

 

Слайд 18

Для 2-х кислотных оснований k1>>k2, тогда рН = 14 – 0,5рК1

Для 2-х кислотных оснований
k1>>k2, тогда рН = 14 – 0,5рК1 +

0,5lgСосн
kкисл и kосн – силовые показатели кислот и оснований.
Чем больше численные их значения, тем сильнее кислота и основание.
НО!
kкисл ⋅ kосн = 10-14 (в водных растворах).
Чем больше kкисл , тем слабее сопряженное основание.
Чем больше kосн , тем слабее сопряженная кислота.
Слайд 19

РЕЗЮМЕ: рН = -lgCK – для сильных кислот рН = 14

РЕЗЮМЕ:
рН = -lgCK – для сильных кислот
рН = 14 + lgCосн

– для сильных оснований
рН = 0,5рКк – 0,5lgСк – для слабых кислот
рН = 14 – 0,5рКосн + 0,5lgСосн – для слабых оснований