Частный случай теории кислот и оснований Льюиса.

44. Реакция ионного обмена — один из видов химических реакций, характеризующаяся выделением в продукты реакции воды, газа или осадка.

Реакции, которые протекают только в одном направлении и завершаются полным превращением исходных реагирующих веществ в конечные вещества, называются необратимыми.

Реакция прекратится тогда, когда весь хлорат калия превратится в хлорид калия и кислород. Необратимых реакций не так много. Большинство реакций являются обратимыми.

Обратимыми называются такие реакции, которые одновременно протекают в двух взаимно противоположных направлениях.

Признаки необратимости реакции

1)

Реакция идет с выделеним большого количества теплоты

2)хотя бы один продукт реакции покидает сферу реакции(выпадает осадок)

3)в результате реакции образуется малодиссоциируемые вещества.

45. К равновесным системам следует отнести также и систему труднорастворимый электролит – его насыщенный раствор. В этом случае мы имеем дело с динамическим гетерогенным равновесием Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

В насыщенном растворе труднорастворимого сильного электролита произведение концентрации его ионов в степенях стехиометрических коэффициентов при данной температуре есть величина постоянная, называемая произведением растворимости (ПР).

Произведение растворимости характеризует растворимость труднорастворимого электролита при данной температуре. Из двух однотипных солей, например, CaSO4 с ПР = 2,5∙10–5 и BaSO4 с ПР = 1,1∙10–10, большей растворимостью обладает та соль, у которой ПР больше.

46.

Ио́нное произведе́ние воды́ — произведение концентраций ионов водорода Н+ и ионов гидроксила OH− в воде или в водных растворах, константа автопротолиза воды.

Водоро́дный показа́тель, pH — мера активности ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр:

Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

pH воды - один из важнейших рабочих показателей качества воды, во многом определяющих характер химических и биологических процессов, происходящих в воде. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д.

Диссоциация воды

Чистая вода, хоть и плохо (по сравнению с растворами электролитов), но может проводить электрический ток. Это вызвано способностью молекулы воды распадаться (диссоциировать) на два иона которые и являются проводниками электрического тока в чистой воде (ниже под диссоциацией подразумевается электролитическая диссоциация - распад на ионы):

H2O ↔ H+ + OH-

  47. Гидролиз (от греч. hydro – вода, lysis – разложение) означает разложение вещества водой. Гидролизом соли называют обратимое взаимодействие соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита.Движущей силой процесса является взаимодействие ионов с водой, приводящее к образованию слабого электролита в ионном или (реже) молекулярном виде («связывание ионов»). Различают обратимый и необратимый гидролиз солей[1]:
  • 1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания (гидролиз по аниону):
Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru (раствор имеет слабощелочную среду, реакция протекает обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени)
  • 2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания (гидролиз по катиону):
Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru (раствор имеет слабокислую среду, реакция протекает обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени)
  • 3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания:
Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru (равновесие смещено в сторону продуктов, гидролиз протекает практически полностью, так как оба продукта реакции уходят из зоны реакции в виде осадка или газа). Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален. См. также Электролитическая диссоциация. Образование кислых и основных солей имеет большое значение при объяснении процессов гидролиза ( см. § 6, гл. [1] Их ступенчатая диссоциация обусловливает образование кислых и основных солей. [2] Ступенчатость диссоциации обусловливает возможность образования кислых и основных солей. [3] Ступенчатая диссоциация обусловливает возможность образования кислых и основных солей. [4] Ступенчатость диссоциации обусловливает возможность образования кислых и основных солей. [5] Ступенчатость диссоциации кислот и оснований обусловливает возможность образования кислых и основных солей. Известны электролиты, которые при диссоциации образуют и ионы водорода и ионы гидроксила. Такие соединения называются амфотерными электролитами. ____________________________________________________________ 48.константу гидролиза можно выразить через: Kw-ионное произведение воды Kg-константа диссоциации 49.Окисли́тельно-восстанови́тельные реа́кции, ОВР,— это встречно-параллельные химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ, реализующихся путём перераспределения электронов между атомом-окислителем и атомом-восстановителем. В зависимости от того, находятся ли атомы, выполняющие в реакции функцию окислителя (акцептора электронов) и восстановителя (донора электронов) в одном или в различных веществах, все окислительно-восстановительные процессы можно разделить на три типа: межмолекулярные, внутримолекулярные и диспропорционирования. В межмолекулярных (межатомных) реакциях окислительные функции выполняют одни вещества, а восстановительные – другие. Например, в реакции H2S + Cl2 = S + 2HCl электроны от восстановителя – молекулы сероводорода – переходят к окислителю – молекуле Cl2. В реакциях внутримолекулярного окисления-восстановления одна часть молекулы – окислитель, другая – восстановитель. Простейшими примерами могут служить реакции термического разложения вещества:
  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru  


  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

Реакции диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) протекают с одновременным уменьшением и увеличением степени окисления атомов одного и того же элемента. Они характерны для соединений или простых веществ, состоящих из промежуточных степеней окисления данного элемента:

  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru  
  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru  
  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

Важнейшие восстановители и окислители

Восстановители Окислители
Металлы, водород, уголь. Окись углерода (II) (CO). Сероводород (H2S); оксид серы (IV) (SO2); сернистая кислота H2SO3 и ее соли.  

Окислители

Галогены.

Перманганат калия(KMnO4);

манганат калия (K2MnO4);

оксид марганца (IV) (MnO2).

Дихромат калия (K2Cr2O7);

хромат калия (K2CrO4).

Азотная кислота (HNO3).

Серная кислота (H2SO4) конц.

Метод электронного балланса

В этом методе сравнивают степени окисления атомов в исходных и конечных веществах, руководствуясь правилом: число электронов, отданных восстановителем, должно рав­няться числу электронов, присоединенных окислителем. Для составле­ния уравнения надо знать формулы реагирующих веществ и продуктов реакции. Последние определяются либо опытным путем, либо на осно­ве известных свойств элементов. Рассмотрим применение этого метода на примерах.

Электронный баланс- метод нахождения коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций, в котором рассматривается обмен электронами между атомами элементов, изменяющих свою степень окисления. Число электронов, отданное восстановителем равно числу электронов, получаемых окислителем.

Уравнение составляется в несколько стадий:

1. Записывают схему реакции.

KMnO4 + HCl ® KCl + MnCl2 + Cl2­ + H2O

2. Проставляют степениокисления над знаками элементов, которые меняются.

KMn+7O4 + HCl-1 ® KCl + Mn+2Cl2 + Cl20­ + H2O

3. Выделяют элементы, изменяющие степени окисления и определяют число электронов, приобретенных окислителем и отдаваемых восстановителем.

Mn+7 + 5ē ® Mn+2

2Cl-1 - 2ē ® Cl20

4. Уравнивают число приобретенных и отдаваемых электронов, устанавливая тем самым коэффициенты для соединений, в которых присутствуют элементы, изменяющие степень окисления.

Mn+7 + 5ē ® Mn+2
2Cl-1 - 2ē ® Cl20

––––––––––––––––––––––––

2Mn+7 + 10Cl-1 ® 2Mn+2 + 5Cl20

5. Подбирают коэффициенты для всех остальных участников реакции.

2KMn+7O4 + 16HCl-1 ® 2KCl + 2Mn+2Cl2 + 5Cl20 + 8H2O

B Электронно-ионный баланс (метод полуреакций) метод нахождения коэффициентов, в которомрассматривается обмен электронами между ионами в растворе с учетом характера среды

_______________________________

50. Электродный потенциал, разность электростатических потенциалов между электродом и находящимся с ним в контакте электролитом. Возникновение электродный потенциал обусловлено пространственным разделением зарядов противоположного знака на границе раздела фаз и образованием двойного электрического слоя.

Стандартный водоро́дный электро́д — электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах.

Уравнение Нернста — уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.

Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru ,


51.Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал от англ. redox — reduction-oxidation reaction, Eh или Eh) — мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться[1]). Окислительно-восстановительный потенциал выражают вмилливольтах (мВ). Примером окислительно-восстановительного электрода: Pt/Fe3+,Fe2+ Окислительно-восстановительный потенциал определяют как электрический потенциал, устанавливающийся при погружении платины или золота (инертный электрод) в окислительно-восстановительную среду, то есть в раствор, содержащий как восстановленное соединение (Ared), так и окисленное соединение (Aox). Если полуреакцию восстановления представить уравнением:

Aox + n·e → Ared,

то количественная зависимость окислительно-восстановительного потенциала от концентрации (точнее активностей) реагирующих веществ выражается уравнением Нернста.

Окислительно-восстановительный потенциал определяют электрохимическими методами с использованием стеклянного электрода с red-ox функцией[2] и выражают в милливольтах (мВ) относительно стандартного водородного электрода в стандартных условиях.

Положительный окислительно-восстановительный потенциал электрода Cu2+│Cu (E° = +0,34 B) показывает, что в стандартных условиях водород окисляется ионами меди, медный электрод по отношению к водороду является катодом, электроны по внешней цепи переходят от водорода к меди:

  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru  

Отрицательный потенциал Zn2+│Zn (E° = –0,76 B) означает, что в стандартных условиях цинковый электрод может быть только анодом, его окислительные функции по отношению к водородному электроду 2H+│H2 отрицательные. Цинк здесь восстанавливает катионы водорода, электроны во внешней цепи перетекают от цинка к водороду:

  Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru  

Суммируя эти реакции, получим

 
Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru
 

то есть электрод с более положительным значением стандартного электродного потенциала является окислителем по отношению к электроду с менее положительным значением E°.

52.Для расстановки коэффициентов в уравнениях окислительно-восстановительных реакций используют два основных метода – электронный баланс и ионно-электронный метод (метод полуреакций).

Электронный баланс основан на схематической записи изменения степеней окисления окислителя и восстановителя по отдельности и уравнивания числа переданных электронов. Например, для реакции описываемой схемой

NH3 + O2 Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru N2 + H 2O

сначала определяем элементы, меняющие свои степени окисления. В левой у азота степень окисления -3, в правой – 0. Азот повышает свою степень окисления и является восстановителем.

N-3 Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru N0

В ходе реакции элемент азот окисляется и, следовательно, отдает электроны. Для того, чтобы выполнялся закон сохранения заряда, один азот должен отдать три электрона:

N-3 - 3е Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru N0

С учетом того, что в правой части схемы записана молекула азота, удваиваем все коэффициенты:

2N-3 - 6е Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru N20

В левой части кислород имеет степень окисления 0, в правой -2, т. е. понижает свою степень окисления и в данной реакции является окислителелем:

О0 Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru О-2

Для этого атому кислорода необходимы два электрона:

О0 + 2е Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru О-2

Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

С учeтом того, что в реакции участвует молекулярный кислород, окончательно для кислорода получим:

О20 + 4е Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru 2O-2

Запишем процессы окисления и восстановления в одну схему:

Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

Число электронов, отданных восстановителем, должно быть равно числу электронов, принятых окислителем, поэтому домножаем обе полуреакции на коэффициенты, которые доводят число электронов в каждом процессе до наименьшего общего кратного. Этот коэффициент для первой полуреакции равен 2, для второй - 3, при этом число электронов в обоих полуреакциях будет по 12:

Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru

Из полученной схемы следует, что в левой части должно быть 4 атома азота в степени окисления -3, следовательно у аммиака коэффициент равен 4, в правой части будет две молекулы азота. В левой части коэффициент у молекулярного кислорода равен 3, в правой части должно быть 6 атомов кислорода в степени окисления -2. Получаем уравнение:

4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O

Проверяем число атомов водорода в обеих частях - в левой 12 и в правой 12.

Метод электронного баланса применяется для составления уравнений окислительно восстановительных реакций, протекающих в газовой или твердой фазе, если реакция протекает в растворе или расплаве с участием электролитов, то используется метод электронно-ионного баланса (метод полуреакций).

Активность твердого вещества (aтв) принимается равной единице, поэтому в случае рассматриваемого нами металлического электрода (aM) уравнение Нернста упрощается:

 
Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru
 

Потенциал электрода, как видно из этого уравнения, зависит от активности ионов Частный случай теории кислот и оснований Льюиса. - student2.ru которые являются потенциалопределяющими. Разность потенциалов стандартного водородного электрода и какого-нибудь другого электрода, измеренная при стандартных условиях, называется стандартным электродным потенциалом и обозначается E°.

Следует подчеркнуть, что:

Уравнение Нернста отдельного электрода условились писать для процесса восстановления независимо от того, в какую сторону сдвинуто равновесие, то есть под знаком логарифма в уравнении Нернста в числителе стоит окисленная форма реагента, в знаменателе – восстановленная.

В дробном индексе при E и E° над чертой ставится окисленная форма полуэлемента, под чертой – восстановленная.

Активности твердых веществ в уравнение Нернста не входят.

52.Комплексные соединения (лат. complexus — сочетание, обхват) или координационные соединения (лат. co — «вместе» и ordinatio — «упорядочение») — частицы (нейтральные молекулы или ионы), которые образуются в результате присоединения к данному иону (или атому), называемому комплексообразователем, нейтральных молекул или других ионов, называемых лигандами. Теория комплексных соединений (координационная теория) была предложена в 1893 г. А. Вернером.

В молекуле любого комплексного соединения один из ионов, обычно положительно заряженный, занимает центральное место и называетсякомплексообразователем (центральным ионом). Вокруг него в непосредственной близости расположено (координировано) некоторое число противоположно заряженных ионов или нейтральных молекул, называемых лигандами и образующих внутреннюю координационную сферу. Остальные ионы находятся на более далеком расстоянии от центрального иона и составляют внешнюю координационную сферу.

Количество лигандов, окружающих центральный ион, называется координационным числом.

Внутренняя сфера комплекса в значительной степени сохраняет стабильность в растворе (ее границы в формуле показывают квадратными скобками). Ионы внешней сферы в растворе легко отщепляются.

Важнейшей характеристикой комплексообразователя является количество химических связей, которые он образует с лигандами, или координационное число (КЧ). Эта характеристика комплексообразователя определяется главным образом строением его электронной оболочки и обусловливается валентными возможностями центрального атома или условного иона-комплексообразователя (подробнее см. >>>).

Когда комплексообразователь координирует монодентатные лиганды, то координационное число равно числу присоединяемых лигандов. А число присоединяемых к комплексообразователю полидентатных лигандов всегда меньше значения координационного числа.

Между значениями координационного числа и степенью окисления элемента-комплексообразователя существует определенная зависимость. Так, для элементов-комплексообразователей, имеющих степень окисления +I (AgI, CuI, AuI, II и др.) наиболее характерно координационное число 2 – например, в комплексах типа [Ag(NH3)2]+, [Cu(CN)2]-, [IBr2]-.

Элементы-комплексообразователи со степенью окисления +II (ZnII, PtII, PdII, CuII и др.) часто образуют комплексы, в которых проявляют координационное число 4, такие как [Zn(NH3)4]2+, [PtCl4]2-, [Pd(NH3)2Cl2]0,[ZnI4]2-, [Cu(NH3)4]2+.

В аквакомплексах координационное число комплексообразователя в степени окисления +II чаще всего равно 6: [Fe(H2O)6]2+, [Mg(H2O)6]2+, [Ni(H2O)6]2+.

Элементы-комплексообразователи, обладающие степенью окисления +III и +IV (PtIV, AlIII, CoIII, CrIII, FeIII), имеют в комплексах, как правило, КЧ 6.
Например, [Co(NH3)6]3+, [Cr(OH)6]3-, [PtCl6]2- , [AlF6]3-, [Fe(CN)6]3-.

Известны комплексообразователи, которые обладают практически постоянным координационным числом в комплексах разных типов. Таковы кобальт(III), хром(III) или платина(IV) с КЧ 6 и бор(III), платина(II), палладий(II), золото(III) с КЧ 4. Тем не менее большинство комплексообразователей имеет переменное координационное число. Например, для алюминия(III) возможны КЧ 4 и КЧ 6 в комплексах [Al(OH)4]- и[Al(H2O)2(OH)4]-.

Координационные числа 3, 5, 7, 8 и 9 встречаются сравнительно редко. Есть всего несколько соединений, в которых КЧ равно 12 – например, таких как K9[Bi(NCS)12].

Заряд комлексного иона равен алгебраической сумме зарядов комплексообразователя и лигандов.

53. По заряду комплекса

1) Катионные комплексы образованы в результате координации вокруг положительного иона нейтральных молекул (H2O, NH3 и др.).

[(Zn(NH3)4)]Cl2 — хлорид тетраамминцинка(II)
[Co(NH3)6]Cl2 — хлорид гексаамминкобальта(II)

2) Анионные комплексы: в роли комплексообразователя выступает атом с положительной степенью окисления, а лигандами являются простые или сложные анионы.

K2[BeF4] — тетрафторобериллат(II) калия
Li[AlH4] — тетрагидридоалюминат(III) лития
K3[Fe(CN)6] — гексацианоферрат(III) калия

3) Нейтральные комплексы образуются при координации молекул вокруг нейтрального атома, а также при одновременной координации вокруг положительного иона — комплексообразователя отрицательных ионов и молекул.

[Ni(CO)4] — тетракарбонилникель
[Pt(NH3)2Cl2] — дихлородиамминплатина(II)

Наши рекомендации