автор: Геомил Пеков
заглавие: Аналитична химия
Подзаглавие: Равновесия в разтвор
година: 2007
ISBN: 978-954-07-2656-4
Издател: УИ „Св. Климент Охридски"
цена:
25 лв.
Транспортните разходи са за сметка на клиента
Химичното равновесие е основна химическа категория, която нерядко създава сериозни трудности както на преподаващия да я обясни, така и на обучавания да я разбере.
Точното му количествено характеризиране не е обект на аналитичната химия и тук то е средство за обясняване на същността и възможностите за управление на химични процеси, използвани в практиката на аналитичната химия.
Реалната система като правило е смес, в която освен веществата, чието взаимодействие представлява интерес, присъстват и други, които могат да въздействат по един или друг (физичен и/или химичен) начин върху основния процес. В резултат на това в системата се установява едно общо равновесие, което може да зависи от много и различни фактори.
Важно за аналитичната химия е да се определи кои от тях оказват измеримо въздействие върху равновесието в системата и да се оцени то при реално протичащия процес. В тази насока именно е разгледано химичното равновесие при основни химични процеси, протичащи в разтвор.
Първата глава е уводна и припомня някои основни химични понятия и характеристики на веществото в разтвор, които се използват в следващото изложение. Общ характер има и главата, посветена на химичното равновесие - неговата същност, значение и количествено характеризиране. Специално внимание е отделено на възможностите за описване на равновесната система с математически уравнения и подходите за тяхното опростяване и решаване.
В следващите четири глави са разгледани основните взаимодействия в разтвор, при които се установява равновесие в системата - протолиза (гл. 3), комплексообразуване (гл. 4), образуване и разтваряне на утайки (гл. 5) и окисление и редукция (гл. 6). Изложението предполага познаване на същността и основните характеристика на тези процеси и е насочено към тяхното значение за аналитичната химия и използването им за практически цели.
Глава 1. КОЛИЧЕСТВЕНО ХАРАКТЕРИЗИРАНЕ НА ВЕЩЕСТВОТО В РАЗТВОР
1.1. Основни химични понятия............................................ 13
1.2. Концентрация на разтворено вещество................................. 15
1.3. Значещи цифри и правила за закръгляване.............................. 20
1.3.1. Значещи цифри ................................................. 20
1.3.2. Закръгляване при аритметични действия........................... 21
Въпроси ................................................................ 24
Задачи.................................................................. 24
Глава 2. РАВНОВЕСНИ ХИМИЧНИ РЕАКЦИИ
2.1. Основни зависимости за реакциите в разтвор ........................... 25
2.2. Равновесна константа ............................................... 26
2.2.1. Видове равновесни константи .................................... 28
2.2.2. Условие за протичане на химичната реакция........................ 33
2.3. Математически уравнения за описване на равновесни реакции............. 35
2.3.1. Корекция на равновесна константа за влиянието на йонната сила ..... 36
2.3.2. Връзка между компонентите на химичната реакция.................. 37
2.3.3. Решаване на алгебрични уравнения за равновесни системи ........... 41
Въпроси................................................................ 43
Задачи.................................................................. 44
Глава 3. КИСЕЛИННО-ОСНОВНИ РАВНОВЕСИЯ
3.1. Характеристика на киселинно-основна система.......................... 45
3.2. Равновесна система протолит-спрегнат протолит-вода ................... 50
3.2.1. Разтвор на силен протолит ...................................... 51
3.2.2. Разтвор на слаб протолит ....................................... 52
3.2.3. Разтвор на слаб протолит и спрегнат с него протолит.
Буферни разтвори .............................................. 57
3.2.4. Разтвор на смес от слаба киселина и слаба основа................... 62
3.3. Равновесие във водни разтвори на амфолити............................ 64
3.4. Равновесия в многокомпонентна система от протолити................... 68
3.4.1. Разтвор на полипротонна киселина............................... 68
3.4.2. Разтвор на поливалентна основа .................................. 72
3.4.3. Разпределение на равновесните форми в зависимост
от рН на разтвора .............................................. 74
3.4.4. Разтвор, съдържащ смес от киселини или основи ................... 77
3.4.5. Разтвор на смес от киселини и основи ............................. 80
3.5. Равновесия в разтвори на киселинно-основни индикатори................. 82
3.6. Условни протолизни константи ....................................... 86
3.6.1. Изчисляване на условна константа ................................ 86
3.6.2. Използване на условна константа при изчисляване на рН............. 90
3.7. Грешки при използване на визуални индикатори в протонометрията ....... 93
Химична грешка ......................................................... 93
Дискриминационна грешка ............................................... 98
Масова грешка .......................................................... 98
3.8. Използване на странични реакции за повишаване на точността
при киселинно-основно титруване ..................................... 101
Въпроси ................................................................ 107
Задачи.................................................................. 107
Глава 4. РАВНОВЕСИЯ ПРИ КОМПЛЕКСООБРАЗУВАНЕ
4.1. Същност на процеса и основни понятия ............................... 109
4.2. Образуване и устойчивост на комплексите ............................. НО
4.2.1. Стабилитетни равновесни константи .............................. 111
4.2.2. Определяне на комплексните форми в равновесната система ......... 112
4.2.3. Условни стабилитетни константи ................................. 122
4.3. Комплексообразуване и комплексометрия .............................• 129
4.3.1 Комплекси на металните йони с ЕДТА ............................ 130
- Условна стабилитетна константа на ЕДТА-комплексите.............. 131
- Влияние на сс-факторите върху стабилитетната константа
на комплексоната ............................................... 135
4.3.2. Стабилитетна константа и комплексометрично определяне........... 135
- Избор на рН за комплексометрично титруване...................... 136
4.3.3. Равновесия в присъствие на металохромни индикатори .............. 139
4.3.3.1. Количествени характеристики ................................ 139
- Условна стабилитетна константа на метал-индикаторния комплекс ... 139
- Точка и интервал на превръщане на индикатора..................... 141
4.3.3.2. Приложимост на металохромните индикатори................... 145
- Количествени изисквания към металохромните индикатори........... 145
- Косвени индикатори ............................................ 146
4.3.4. Прогнозиране на условията за комплексометрично определяне ....... 149
4.3.4.1. Директно титруване ......................................... 149
4.3.4.2. Обратно титруване .......................................... 155
4.3.4.3. Избирателно титруване ...................................... 158
4.3.4.4. Заместително титруване...................................... 163
4.3.4.5. Косвено титруване .......................................... 167
- Косвено титруване на катиони .................................... 167
- Косвено титруване на аниони..................................... 168
Въпроси ................................................................ 171
Задачи.................................................................. 172
Глава 5. РАВНОВЕСИЯ ПРИ МАЛКО РАЗТВОРИМИ СЪЕДИНЕНИЯ
5.1. Основни количествени зависимости при малко разтворими вещества....... 175
5.1.1. Произведение на разтворимост ................................... 176
- Условно произведение на разтворимост............................ 179
- Странични взаимодействия на йоните на утайката .................. 181
5.1.2. Разтворимост на утайки с йонна структура......................... 183
5.1.3. Разтворимост на йонна утайка в присъствие на едноименни йони ..... 185
5.2. Протолиза на йоните на утайката ..................................... 187
5.2.1. Разтваряне на утайка, образувана от анион на слаба киселина......... 187
5.2.2. Разтворимост на утайка, образувана от катион на слаба основа ....... 191
5.2.3. Разтворимост на утайка, образувана от анион на слаба киселина
и катион на слаба основа ........................................ 191
5.3. Разтворимост на утайка в излишък на утаител-лиганд.................... 194
5.4. Разтворимост на утайка при едновременно влияние на различни фактори ... 196
5.5. Изчисляване минималната разтворимост на утайка ...................... 198
5.5.1. Минимална разтворимост на утайки в излишък от утаител-лиганд..... 199
5.5.2. Минимална разтворимост на метални хидроксиди................... 201
5.5.3. Минимална разтворимост на утайка-амфолит ...................... 202
5.6. Утаяване и маскиране................................................ 204
5.6.1. Пълно утаяване на малко разтворими съединения................... 204
5.6.2. Общо равновесие на утаечен процес и използването му в практиката .. 206
5.6.3. Съвместно утаяване............................................ 209
5.6.4. Избирателно утаяване ........................................... 211
5.6.5 Превръщане на една утайка в друга............................... 214
5.6.6. Маскиране на утаяващи се йони .................................. 217
Въпроси ............................................................... 221
Задачи................................................................. 222
Глава 6. ОКИСЛИТЕЛНО-РЕДУКЦИОННИ РАВНОВЕСИЯ
6.1. Същност и основни понятия.......................................... 225
6.1.1. Степен на окисление ............................................ 225
6.1.2. Окислително-редукционна двойка ................................ 226
6.1.3. Окислително-редукционен преход и окислително-редукционна реакция . 227
6.2. Електроден потенциал ............................................... 230
6.2.1. Електрод ..................................................... 230
6.2.2. Същност на електродния потенциал. Уравнение на Нернст........... 232
6.2.3. Измерване на електроден потенциал. Електрохимична клетка......... 234
6.2.4. Стандартен електроден потенциал ................................ 240
6.2.5. Приложимост на уравнението на Нернст .......................... 244
6.3. Фактори, влияещи върху електродния потенциал......................... 245
6.3.1. Влияние на йонната сила на разтвора ............................. 246
6.3.2. Влияние на рН на разтвора ...................................... 249
6.3.3. Участие на формите на редоксидвойката в странични процеси........ 250
6.3.3.1. Комплексуване на формите на редоксидвойката ................ 251
6.3.3.2. Утаяване иа формите на редоксидвойката...................... 255
6.3.4. Едновременно влияние на различни фактори върху потенциала. Сравнителни електроди ......................................... 258
6.4. Формален потенциал ................................................ 263
6.5. Електроден потенциал и окислително-редукционна реакция............... 265
6.5.1. Посока на окислително-редукционна реакция....................... 266
6.5.2. Равновесна константа на редоксиреакцията......................... 270
6.5.3. Кога ще протече реакцията ...................................... 272
6.6. Редоксидвойката арсен(У)/арсен(Ш) ................................... 276
6.7. Взаимодействие в система, съдържаща няколко (повече от две) окислително-редукционни двойки ..................................... 280
6.8. Реакции с участие на химични елементи в междинна степен на окисление ... 282
6.9. Потенциометрично определяне на равновесни константи ................. 287
6.10. Скорост на окислително-редукционните реакции........................ 290
Въпроси ............................................................... 295
Задачи ................................................................. 297
ОТГОВОРИ НА ЗАДАЧИТЕ ............................................. 301
ПРИЛОЖЕНИЯ
I Протолизни константи .............................................. 305
II Стабилитетни константи на някои комплекси .......................... 308
III Произведение на разтворимост за някои малко разтворими съединения .... 311
IV Стандартни електродни потенциали .................................. 312
V Списък на фигурите и таблиците в текста............................... 313
ЛИТЕРАТУРА........................................................... 314
[затвори съдържанието]
