Эффект общего иона и буферные растворы

возьмем раствор уксусной кислоты и мы уже знаем что происходит с уксусной кислотой в воде молекула кислоты отдаст протон молекуле воды с образованием иона гидроксония h3o плюс и останется и и сопряженное основание ацетат и он c h 3 c минус и так в растворе будут находиться ацетат ионы в некой концентрации а что случится если в этот раствор добавить ацетат натрия добавляем в раствор немного ацетата натрия c h 3 c минус и на 3 плюс теперь в растворе будет большая цитата неонов мы увеличили концентрацию одного из продуктов реакции ацетат анион of и в соответствии с принципом ле шателье-брауна если увеличить концентрацию продуктов равновесие сдвинется влево это значит что часть ацетат и она вступит в реакцию с ионами гидроксония это уменьшит концентрацию ионов гидроксония и как следствие увеличится ph нашего раствора ацетат и он будет общим уроном доля уксусной кислоты и ацетата натрия а этот эффект называется эффектом общего иона в растворе оказалось два источники ацетат ионов один из них появился в следствии ионизации уксусной кислоты 2 из добавленного нами в раствор ацетата натрия и уровень ph такого раствора должен быть выше чем у простого раствора уксусной кислоты давайте рассмотрим пример и убедимся что наше предположение верно итак нам дано раствор уксусной кислоты с концентрации 1 моль на литр и нам дано константа диссоциации уксусной кислоты и еще в этом растворе есть ацетат натрия такой же концентрации 1 моль на литр первым делом давайте перепишем уравнение реакций уксусная кислота + вода находится в равновесии с продуктами ионами гидроксония h3o плюс и ацетат ионами c h 3 c минус и давайте сначала сделаем вид что в растворе и столько уксусной кислоты такие задачи мы с вами неоднократно решали есть начальная концентрация уксусной кислоты 1 моль на литр затем она насколько это уменьшилась и кислота ионизировать настолько же увеличилась концентрация ацетат ионов ионов гидроксония количество ацетат ионов возросло мы должны добавить еще какое-то число потому что в растворе есть еще ацетат натрия той же концентрации 1 моль на литр это еще один источник ацетат ионов поэтому припишем в изначальную концентрацию и еще один моль на литр ацетат ионов повторюсь ацетат и он и попадают в воду из двух источников во-первых в результате ионизации уксусной кислоты а во-вторых в результате ионизации ацетата натрия значит начальной концентрации веществ будут такими 1 моль на литр для уксусной кислоты 1 моль на литр для цитат ионов и почти ноль для гидроксония теперь запишем концентрации веществ состоянии равновесия концентрация уксусной кислоты концентрация гидроксония x концентрация ацетат of единица плюс x теперь запишем формулу для константы равновесия константы диссоциации кислоты потому что уксусная кислота отдает протон воде к равна отношению произведений продуктов и реагентов в числителе h3o плюс и c h 3 c минус и разделить на концентрации реагентов воду мы не считаем в знаменателе будет ch 3 ch в состоянии равновесия концентрация гидроксония x концентрация цитата в состоянии равновесия единица плюс x и всё это делится на концентрацию уксусной кислоты здесь у нас один минус x теперь сделаем такое же допущение которое мы делали раньше уксусная кислота слабая она плохо ионизируется а значит x гораздо меньшей единицы это очень-очень маленькое число раз она очень маленькая то 1 плюс x приблизительно равно единице и один минус x тоже очень близко к единице x почти не повлияет на единицу если его прибавить к ней или вычесть из нее поэтому мы можем игнорировать x от этого ответ изменится совсем незначительно остается в числителе x умножить на вот это выражение приблизительно равно единице а в знаменателе поскольку x очень маленький один минус x мы также считаем приблизительно равным единице и все это равняется константе диссоциации к.а. для уксусной кислоты на равно 1,8 на 10 в минус 5 степени единицы сократятся и справа останется x как вы помните x эта концентрация ионов гидроксония она будет равна 1,8 на 10 в минус 5 степени теперь чтобы найти page нужно взять минус десятичный логарифм от 1,8 на 10 в минус 5 степени так давайте посчитаем получается что ph равен четырем целым 74 сотым если вы посмотрите видео посвященное раствором слабых кислот в нем мы считали уровень ph раствора 1 уксусной кислоты с концентрацией 1 моль на литр и ph такого раствора получился равным двум целым 38 сотым причина заключается в том что тогда в растворе не было других источников ацетат ионов и поэтому получились у нас разные значения ph в том случае когда в растворе появился второй источник ацетат ионов ph увеличился здесь у нас ацетат и он и от ионизации уксусной кислоты плюс от соли ацетата натрия давайте решим еще одну задачку здесь нас просят найти ph смеси аммиака с концентрацией 0,15 моля на литр и нитрата аммония с концентрацией 0,35 моля на литр в растворе нитрат аммония распадается на ионы nh4 плюс и no3 плюс начнем с аммиака посмотрим что с ним происходит в воде аммиак это слабое основание он будет забирать протон у молекулы воды nh3 берет протон и превращается в nh4 плюс вам о ней и если забрать протон у воды у h2o останется гидроксид-ион ваш минус как обычно и начнем с изначальных концентраций и сначала сделаем вид что это такая же задача как те что мы решали раньше концентрация аммиака 15 сотых моля на литр следующая строчка изменения на сколько уменьшится концентрации аммиака настолько же увеличится концентрация аммония поскольку аммиак превращается в аммоний и настолько же увеличится концентрация гидроксид-ионов и так один источник ионов аммония про тонизация аммиака но в растворе есть еще один источник ионов аммония нитрат аммония это значит что в самом начале у нас в воде уже было тридцать пять сотых моля на литр ионов аммония а начальная концентрация гидроксид-ионов была равной нулю и в состоянии равновесия концентрация аммиака будет равна 15 100 минус x аммоний это общий и он у него был дополнительный источник а значит его концентрация в равновесии 0,35 плюс x концентрация гидроксид-ионов просто x поскольку аммиак проявляет основные свойства запишем формулу для константы диссоциации основания kb аммиака одна целая восемь десятых на десять в минус 5 это равно отношению концентрации продуктов к реагентам в числителе концентрация nh4 плюс умножить на концентрацию ваш минус в знаменателе концентрации реагентов воду как растворитель опускаем остается аммиак разделить на концентрацию nh3 теперь подставим в эту формулу значения концентрация аммония тридцать пять сотых плюс x концентрация гидроксида просто x в знаменателе концентрация аммиака в состоянии равновесия 15 сотых минус x подставим значения kb одна целая восемь десятых на десять в минус пятой степени и это равно мы снова сделаем допущения что поскольку аммиак очень слабое основание она плохо про тонизируется значит x будет очень маленьким числом то есть он очень незначительно влияет на сумму с тридцатью пятью сотыми то есть его можно опустить и просто записать тридцать пять сотых 0,35 плюс x это почти держит тридцать пять сотых умножить на x я подчеркну тэкс взялся вот отсюда и в знаменателе мы снова предположим что x очень незначительно повлияет на разность поэтому его можно опустить и записать просто 0,15 получилось вот такое выражение и осталось найти x посчитаем одна целая восемь десятых умножить на 10 в минус 5 степени умножаем на 0,15 и это нужно разделить на 0,35 что у нас получается x равен 7 целом семидесятым на 10 в минус шестой степени x у нас равен концентрации гидроксид-ионов таким образом 7,7 на 10 в минус шестой это концентрация гидроксид-ионов а нас просили найти page зная концентрацию гидроксид-ионов мы можем посчитать p&h это будет минус логарифм концентрации гидроксид-ионов давайте посчитаем минус логарифм от 7,7 на 10 минус 6 получилось что ph приблизительно равен 5 целым 11 сотым далее мы знаем что ph плюс ph равно 14 подставим ph и найдем ph 14 минус 5 целых 11 сотых это восемь целых восемьдесят девять сотых мы нашли ph нашего раствора спасибо что подписывайтесь на наш канал нам очень важно знать ваше мнение если у вас возникают вопросы касательно данного видеоролика то не стесняйтесь задавать их в комментариях мы с удовольствием на них ответим