Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.10: Ионы как кислоты и основания
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Ions as Acids and Bases
 
ТРАНСКРИПТ

15.10: Ионы как кислоты и основания

Соли с кислотными ионами

Соли представляют собой ионные соединения, состоящие из катионов и анионов, которые могут проходить кислотную или ионизационную реакцию основание с водой. Поэтому водные солевые растворы могут быть кислотными, основными или нейтральными, в зависимости от относительных кислотно-основная-сильных сторон составляющих ионов соли. Например, растворение хлорида аммония в воде приводит к его диссоциации, как описано в уравнении:

Eq1

Ион аммония — это конъюгатная кислота аммиака основание, NH3; его кислотная ионизация (или гидролиз кислоты) — реакция

Eq2

Так как аммиак является слабым основание, Kb можно измерить и Ka > 0 (ион аммония является слабой кислотой).

Хлорид-ион является конъюгатом основание соляной кислоты, и поэтому его реакция ионизации основание (или гидролиза основание) представлена

Eq3

Поскольку ГХЛ является сильной кислотой, Ка неизмеримо крупнее и Кбайт ≈ 0 (ионы хлорида не подвергаются заметному гидролизу). Таким образом, растворение хлорида аммония в воде приводит к образованию раствор из слабых кислотных катионов (NH4+) и инертных анионов (CL-), что приводит к образованию кислого раствор.

Соли с основными ионами

В качестве другого примера рассмотрим растворение ацетата натрия в воде:

Eq4

Натрий-ион не подвергается значительной кислоте или ионизации основание и не оказывает влияния на pH раствор. Это может показаться очевидным из формулы иона, которая указывает на отсутствие атомов водорода или кислорода, но некоторые ионы растворенного металла функционируют как слабые кислоты, о чем говорится далее в этом разделе. Ацетатный ион CH3CO2 - это конъюгатный основание уксусной кислоты CH3CO2H, и поэтому его реакция ионизации основание (или гидролиза основание) представлена

Eq5

Поскольку уксусная кислота является слабой кислотой, ее Ка измерима и Кбайт > 0 (ацетатный ион является слабым основание). Растворение ацетата натрия в воде приводит к образованию раствор инертных катионов (Na+) и слабых анионов основание (CH3CO2-), в результате чего получается основной раствор.

Соли с кислотными и основными ионами

Некоторые соли состоят из кислых и основных ионов, поэтому рН их растворов будет зависеть от относительной прочности этих двух видов. Для таких типов солей сравнение значений Ка и Кбайт позволяет прогнозировать состояние решения кислотно-основная.

Ионизация ионов гидратированного металла

В отличие от группы 1 и 2 ионов металлов предыдущих примеров (Na+, Ca2+ и др.), некоторые ионы металлов функционируют как кислоты в водных растворах. Эти ионы не просто разрешимости молекулами воды при растворении; вместо этого они ковалентно связаны с фиксированным количеством молекул воды, чтобы получить комплексный ион (см. главу о химии координации). Например, растворение нитрата алюминия в воде обычно представлено как

Eq6

Тем не менее, ион алюминия(III) фактически вступает в реакцию с шестью молекулами воды, образуя стабильный сложный ион, и таким образом, более явное представление процесса растворения является

Eq7

Ионы Al(H2O)63+ связаны между центральным атомом Al и атомами O шести молекул воды. Следовательно, связи O–H молекул связанной воды более полярны, чем в молекулах неукрепленной воды, что делает связанные молекулы более склонными к пожертвованию иона водорода:

Eq8

Сопряженный основание, производимый этим процессом, содержит пять других связанных молекул воды, способных действовать в качестве кислот, и поэтому возможен последовательный или пошаговый перенос протонов, как показано ниже в нескольких уравнениях:

Eq9

Помимо щелочных металлов (группа 1) и некоторых щелочных металлов (группа 2), большинство других ионов металлов будут подвергаться кислотной ионизации в некоторой степени при растворении в воде. Кислотная прочность этих комплексных ионов обычно увеличивается с увеличением заряда и уменьшением размера ионов металлов. Ниже приведены уравнения ионизации кислотной кислоты для нескольких других ионов кислотного металла:

Уравнения ионизации первого шага ПКа
FE(H2O)63+ (aq) + H2O (l) ⇌ H3O+ (aq) + Fe(H2O)5(OH)2+ (aq) 2.74
CU(H2O)62+ (aq) + H2O (l) ⇌ H3O+ (aq) + Cu(H2O)5(OH)+ (aq) ~6.3
 Zn(H2O)42+ (aq) + H2O (l) ⇌ H3O+ (aq) + Zn(H2O)3(OH)+ (aq)  9.6

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 14.4: Гидролиз солей.

Tags

Ions Acids Bases Anions Cations Strong Acids Weak Acids Strong Bases Weak Bases Proton Water PH Neutral Conjugate Base Conjugate Acid Ionize Salts Acidic Solutions Basic Solutions Ammonium Bromide Sodium Acetate Neutral Solutions

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter