Презентация Свойства растворов электролитов. (Лекция 4) онлайн

Содержание слайда: ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ХИМИИ Лекция 4 Свойства растворов электролитов Основные понятия теории электролитической диссоциации. Степень диссоциации. Константа диссоциации. Межионные взаимодействия. Активность ионов. Ионная сила раствора. Ионное произведение воды. Водородный показатель среды. Лектор: Ирина Петровна Степанова доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой химии

Содержание слайда:

Содержание слайда: Основные понятия. Степень диссоциации. Константа диссоциации

Содержание слайда: Количественной характеристикой способности электролита распадаться на ионы является величина степени диссоциации электролита (α), которая показывает отношение числа молекул электролита, распавшихся на ионы (n), к общему числу диссоциированных (n) и недиссоциированных (N) молекул: Количественной характеристикой способности электролита распадаться на ионы является величина степени диссоциации электролита (α), которая показывает отношение числа молекул электролита, распавшихся на ионы (n), к общему числу диссоциированных (n) и недиссоциированных (N) молекул: или Величина α зависит от природы электролита, температуры и концентрации вещества в растворе.

Содержание слайда: Основные понятия. Степень диссоциации. Константа диссоциации

Содержание слайда: По величине α электролиты классифицируют на:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Основные понятия. Степень диссоциации. Константа диссоциации

Содержание слайда: Основные понятия. Степень диссоциации. Константа диссоциации

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Основные понятия. Степень диссоциации. Константа диссоциации

Содержание слайда: Основные понятия. Степень диссоциации. Константа диссоциации Процесс диссоциации как равновесный обратимый процесс характеризуется константой диссоциации электролита. Для бинарного электролита: К А  К+ + А- Согласно закону действующих масс: Чем больше величина Кд, тем сильнее диссоциирует электролит.

Содержание слайда: Основные понятия. Степень диссоциации. Константа диссоциации Чем выше значение рКд, тем слабее диссоциирует электролит. Кд зависит от природы электролита, температуры и практически не зависит от концентрации вещества в растворе.

Содержание слайда: Для слабых электролитов справедлив закон Оствальда: степень диссоциации слабого электролита возрастает с разбавлением раствора. Для слабых электролитов справедлив закон Оствальда: степень диссоциации слабого электролита возрастает с разбавлением раствора. где V(X)– разбавление раствора

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Межионное взаимодействие. Активность ионов

Содержание слайда: Межионное взаимодействие. Активность ионов

Содержание слайда: Межионное взаимодействие. Активность ионов Для оценки концентрационных эффектов в растворах сильных электролитов вводится величина активности электролита - а(Х). Под активностью электролита Х понимают эффективную концентрацию электролита, в соответствии с которой он участвует в различных процессах.

Содержание слайда: Межионное взаимодействие. Активность ионов

Содержание слайда: Межионное взаимодействие. Активность ионов Активность связана с истинной концентрацией растворенного вещества соотношением: а(х)- активность электролита, моль·дм-3 С(х)- концентрация электролита, моль·дм-3 f(х)- коэффициент активности; выражает отклонение свойств раствора с концентрацией С(х) от свойств идеального бесконечно разбавленного раствора данного электролита. Принимает значения от 0 до 1.

Содержание слайда: Межионное взаимодействие. Активность ионов Если f(х)=1, тогда а(х)=С(х), ионы практически не связаны межионным взаимодействием. Это достигается в разбавленных растворах (C(x)≈10-4 моль·дм-3). Если f(x)<1, тогда a(x)<C(x), ионы связаны силами межионного взаимодействия. При этом во всех расчетах используют именно активную концентрацию, меньшую по числовому значению, чем C(x).

Содержание слайда: Для количественной оценки суммарного влияния ионов друг на друга было введено понятие ионной силы раствора. Ионной силой раствора (I ) называют величину, равную полусумме произведения моляльной концентрации находящихся в растворе ионов на квадрат заряда каждого иона: I – ионная сила раствора; характеризует суммарную активность ионов в растворе с учетом сил межионного взаимодействия; моль·кг-1 b(X) – моляльная концентрация ионов данного вида, показывает содержание количества (моль) ионов в 1000г (1кг) растворителя; моль·кг-1 Z – заряд иона.

Содержание слайда: Для биологических систем in vivo: Для биологических систем in vivo: Iфиз = 0,15 моль·кг-1 Растворы, применяемые в медицинской практике и имеющие ионную силу равную 0,15 моль·кг-1, называются физиологическими растворами.

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов Чистая дистиллированная вода является слабым электролитом. Процесс диссоциации складывается из двух стадий:

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов Константа диссоциации воды при 25˚С, определенная методом электрической проводимости, равна:

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов Степень диссоциации воды очень мала (α=1,9 · 10-9), то есть из 555 млн. молекул только одна распадается на ионы, поэтому молярную концентрацию воды принято считать величиной постоянной и численно равной отношению массы одного кубического дециметра воды к молярной массе воды:

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов Эту величину называют константой автоионизации воды (Кв) или ионным произведением воды:

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов Увеличение С(Н+) приводит к уменьшению С(ОН-) и наоборот, т.е. эти величины сопряжены. В чистой дистиллированной воде концентрация протонов равна концентрации ионов гидроксила: По величине С(Н+) определяют реакцию среды раствора: Нейтральная среда: С(Н+) =10-7 моль·дм-3 Кислая среда: С(Н+) > 10-7 моль·дм-3 (10-6 и т.д.) Щелочная среда: С(Н+)< 10-7моль·дм-3 (10-8 и т.д.)

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов На практике используют величину водородного показателя среды pH (Зёренсен; 1909г). рН = - lg С(Н+)

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов По величине рН различают: Нейтральную среду: рН = 7 Кислую среду: рН < 7 Щелочную среду: рН > 7

Содержание слайда:

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов Гидроксильный показатель среды раствора (рОН) численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации (активности) гидроксид-ионов в растворе. рОН = - lg С(ОН-)

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов С учетом показателей концентраций ионов преобразуем уравнение ионного произведения воды.

Содержание слайда: Ионное произведение воды. Водородный показатель среды растворов Для биологических систем in vivo , с учетом температуры тела ≈ 37оС уравнение ионного произведения воды принимает вид: Поэтому in vivo: кислые среды имеют рН < 6,8; щелочные среды имеют рН > 6,8.

Содержание слайда: Водородный показатель среды растворов Все вышеописанное относится к теории разбавленных растворов сильных электролитов. Для характеристики растворов слабых электролитов учитывают активность ионов в растворе и различают три вида кислотности: активную – характеризует активную концентрацию свободных протонов в растворе; потенциальную (резервную) - характеризует количество связанных протонов в молекулах кислот, общую- сумма активной и потенциальной кислотностей.

Содержание слайда: Водородный показатель среды растворов СН3СООН  Н+ + СН3СОО- (α<3%) потенц. к-ть актив. к-ть общая кислотность Активную кислотность определяют только свободные Н+ в растворе, но их мало, т.к. α<3%. Потенциальная кислотность определяется кол-вом связанных протонов в непродиссоциировавшие молекулы уксусной кислоты. Общая кислотность - сумма активной и потенциальной кислотностей.

Содержание слайда: Водородный показатель среды растворов Общая кислотность определяется титрованием раствора щелочью. Активную кислотность определяют потенциометрически. рН такого раствора является мерой активной кислотности среды рН = -Igа(Н+) По разнице между общей и активной определяют резервную кислотность.

Содержание слайда: Водородный показатель среды растворов Свободные протоны и молекулы кислот in vivo имеют разнообразную физиологическую активность, поэтому в биохимических исследованиях учитывают все виды кислотностей.

Содержание слайда: Биологическое значение pH Биологические жидкости характеризуются определенным и постоянным значением pH (в норме): рН крови ≈ 7,34-7,36 рН мочи ≈ 5,0 –7,0 рН слюны ≈ 6,8 – 7,4 рН желудочного содержимого ≈ 1,5 –2,5

Содержание слайда:

Содержание слайда: Биологическое значение pH. Постоянство рН биологических сред является залогом нормальной работы организма. Это объясняется несколькими причинами: 1.Ферменты и гормоны проявляют физиологическую активность в определенном интервале pH: Пепсин желудочного содержимого активен при рН≈ 1,7 – 1,8 Каталаза крови активна при рН≈ 7,4 2. При колебаниях рН белки способны денатурировать, т.е. разрушаться. 3. Ионы водорода являются катализаторами многих биохимических превращений.

Содержание слайда: Биологическое значение pH. Организм человека располагает тонкими механизмами регуляции происходящих в нем биохимических и физиологических процессов, направленных на поддержание постоянства pH. Эта регуляция называется кислотно-основным гомеостазом (от греч. «gomeo» - подобный, «status» - постоянство). Гомеостаз осуществляется через лимфу, кровь, с помощью ферментов, гормонов, при участии нервных регулирующих механизмов и направлен на поддержание постоянства кислотности биологических сред.

Содержание слайда: Биологическое значение pH. Изменения кислотности биологических сред, сопровождающиеся уменьшением pH называются ацидозом, а увеличением pH – алкалозом. При изменениях pH крови на 0,3 единицы в ту или иную сторону возможно тяжелое коматозное состояние, а на 0,4 – летальный исход.

Содержание слайда: СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ! СПАСИБО ЗА ВАШЕ ВНИМАНИЕ!