Лекция № 6 Вода Водородный показатель
Общая характеристика воды • Вода является самым распространенным веществом на Земле; • Жизнь зародилась в воде, и вода входит в состав всех живых организмов; • В организме взрослого человека содержание воды составляет 60 -65 % или примерно 2/3;
Биологические функции воды v Вода является универсальным растворителем, в ней растворены почти все химические соединения, входящие в состав живого организма; v Вода выполняет транспортную функцию: легко перемещаясь по пространствам организма, вода переносит растворенные в ней вещества; v Вода участвует в терморегуляции и способствует поддержанию у теплокровных организмов постоянной температуры; v Вода участвует в обмене веществ.
Строение молекулы воды δ+ δ+ Н δ- О Н + _
Водородные связи в воде δ+ Н δ+ δ- О δ+ Н О δ+ Н δ+ δ- Н δ+ О Н О δ+ Н δ+ О Н
Характеристика водородных связей • Водородные связи очень непрочные: они в 10 -12 раз слабее ковалентных связей; • Время существования водородных связей всего 1· 10 -10 - 1· 10 -11 с; • Водородные связи обладают кооперативным эффектом (кооперативностью): при увеличения количества водородных связей их суммарная прочность резко возрастает;
• Количество водородных связей в воде зависит от температуры: при 0°С каждая молекула воды образует водородные связи с четырьмя соседними. При повышение температуры количество водородных связей уменьшается, и при температуре 100°С водородные связи не образуются; • Благодаря огромному количеству водородных связей у воды имеется ряд уникальных свойств, отсутствующих у других жидкостей: v Высокая теплоемкость; v Высокая теплопроводность; v Высокая температура кипения; v Большая теплота испарения
Электролитическая диссоциация воды • Вода является слабым электролитом и подвергается расщеплению под действием соседних молекул с образованием иона водорода и иона гидроксила: Н 2 О 55, 5 моль/л Н+ + 1· 10 -7 моль/л ОН 1· 10 -7 моль/л Диссоциации подвергается очень малая часть молекул воды и поэтому равновесие резко смещено в сторону молекул воды;
Водородные связи в воде δ+ Н δ+ δ- О δ+ Н О δ+ Н δ+ δ- Н δ+ О Н О δ+ Н δ+ О Н
Однако присутствие ионов водорода и гидроксила даже в очень низких концентрациях существенно влияет на свойства воды и водных растворов; Для оценки содержания ионов водорода и гидроксила в воде и водных растворах используют соответственно водородный и гидроксильный показатели.
Водородный показатель – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода: Водородный показатель - lg = p = - lg [ H+] Водородный показатель = р. Н
В воде концентрация ионов водорода равна 1· 10 -7 моль/л; р. Н = - lg 1· 10 -7 = 7 Гидроксильный показатель – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов гидроксила: р. ОН = - lg [ ОH-] В воде концентрация ионов гидроксила равна 1· 10 -7 моль/л; р. ОН = - lg 1· 10 -7 = 7 В нейтральной среде р. Н = р. ОН = 7
В воде и во всех водных растворах р. Н + р. ОН = 14 Ионное произведение воды: [Н+] · [ОН-] = · 1· 10 -7 = 1· 10 -14
Кислая среда • Кислота – любое вещество, способное отщеплять ионы водорода: А·Н Н+ + А- В кислой среде протекает диссоциация как молекул воды, так и молекул кислоты: Н 20 Н+ + ОН- А·Н Н + + А-
![В кислой среде: [Н+]кисл > [Н+]нейтр > 1· 10 -7 моль/л р. Нкисл <](https://present5.com/presentation/14903986_331620027/image-15.jpg "В кислой среде: [Н+]кисл > [Н+]нейтр > 1· 10 -7 моль/л р. Нкисл <")
В кислой среде: [Н+]кисл > [Н+]нейтр > 1· 10 -7 моль/л р. Нкисл < р. Н нейтр < 7
Щелочная среда Основание – любое вещество, способное присоединять ионы водорода: В + Н+ В·Н+ В щелочной среде протекает диссоциация молекул воды и захват молекулами основания ионов водорода: Н 20 В Н+ + ОН+ Н+ В·Н+
![В щелочной среде: [Н+]щел < [Н+]нейтр < 1· 10 -7 моль/л р. Нщел >](https://present5.com/presentation/14903986_331620027/image-17.jpg "В щелочной среде: [Н+]щел < [Н+]нейтр < 1· 10 -7 моль/л р. Нщел >")
В щелочной среде: [Н+]щел < [Н+]нейтр < 1· 10 -7 моль/л р. Нщел > р. Ннейтр > 7
Изменению р. Н на одну единицу соответствует повышение или снижение кислотности в 10 раз
Нейтральная среда -1 0 1 2 3 4 5 Кислая среда 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Щелочная среда 15
Методы определения р. Н v Индикаторные или колориметрические v Электрометрические
Буферные растворы • Буферные растворы (буферные системы) – растворы способные сохранять постоянное значение р. Н при добавлении кислоты или щелочи; • Любой буферный раствор содержит два компонента: кислотный и оснόвный; • Кислотный компонент – слабая кислота, предназначенная для нейтрализации щелочей; • Оснόвный компонент – слабое основание. Часто это соль слабой кислоты, являющейся кислотным компонентом, и сильного основания. Этот компонент, обладающий оснόвными свойствами, предназначен для нейтрализации кислот.
Бикарбонатный буфер • В состав бикарбонатного буфера входит угольная кислота (слабая кислота) и бикарбонат натрия(слабое основание): H 2 CO 3 Na. HCO 3 При поступлении в буферный раствор щелочи, например, Na. OH ее нейтрализует кислотный компонент
При поступлении в буферный раствор щелочи (например, Na. OH) ее нейтрализует кислотный компонент: Na. OH + H 2 CO 3 Na. HCO 3 + H 2 O При поступлении в буферный раствор кислоты (например, HCl) ее нейтрализует оснόвный компонент: HCl + Na. HCO 3 H 2 CO 3 + Na. Cl CO 2 H 2 O
Буферная емкость • Эффективность буферного действия оценивается буферной емкостью; • Буферная емкость – количество граммэквивалентов сильной кислоты или сильной щелочи, которое необходимо добавить к 1 л буферного раствора для изменения р. Н на одну единицу; • Грамм-эквивалент кислоты равен молю, деленному на количество атомов водорода в данной кислоте; • Грамм-эквивалент щелочи равен молю, деленному на количество гидроксилов в данной щелочи; • У одноосновных кислот и оснований граммэквивалент равен молю.
Расчет буферной емкости Буферная емкость = Кол-во г-эквивалентов кислоты или щелочи объем раствора · Δ р. Н
Тест 1 Содержание воды в организме взрослого человека а) 10 -20 % б) 30 -40 % в) 60 -70 % г) 80 -90 %
Тест 2 Молекулы воды соединяются друг с другом: а) б) в) г) водородными связями донорно-акцепторными ионными связями металлическими связями
Тест 3 р. Н 0, 1 М раствора HCl (α = 1) равен: а) - 1 б) 0 в) 1 г) 2
Тест 4 Концентрация ионов водорода в 0, 1 м растворе НCl (α = 1) равна: а) б) в) г) 1 моль / л 1· 10 -1 моль/л 1· 10 -2 г-ион/л 1· 10 -3 г-ион/л
Тест 5 р. Н 0, 01 М раствора HCl (α = 1) равен: а) - 1 б) 0 в) 1 г) 2
Тест 6 Концентрация ионов водорода в 0, 05 М растворе Н 2 SO 4 (α=1) равна: а) б) в) г) 1 моль/л 1· 10 -2 моль/л 1· 10 -3 моль/л
Тест 7 р. Н 0, 1 М раствора Na. OH (α = 1) равен: а) 0 б) 5 в) 13 г) 15
Тест 8 Концентрация ионов гидроксила в растворе с р. Н = 2 равна: а) б) в) г) 1· 10 -2 моль/л 1· 10 -7 моль/л 1· 10 -12 моль/л 1· 10 -14 моль/л
Тест 9 Концентрация ионов гидроксила в дистиллированной воде равна: а) б) в) г) 1· 10 -2 моль/л 1· 10 -7 моль/л 1· 10 -12 моль/л 1· 10 -14 моль/ л
Тест 10 Концентрация ионов водорода в дистиллированной воде равна: а) б) в) г) 1· 10 -2 моль/л 1· 10 -7 моль/л 1· 10 -12 моль/л 1· 10 -14 моль/л
Тест 11 При добавлении к 0, 5 л буферного раствора 0, 2 моля соляной кислоты р. Н изменился с 10 до 8. Буферная емкость равна: а) б) в) г) 0, 1 моль/л·ед. р. Н 0, 2 моль/л·ед. р. Н 0, 4 моль/л·ед. р. Н 0, 5 моль/л·ед. р. Н
Тест 12 При повышении кислотности в 100 раз р. Н: а) б) в) г) не изменяется повышается на 1 единицу повышается на 2 единицы снижается на 2 единицы
Скачать презентацию Лекция 6 Вода Водородный показатель Общая
Лекция 6. Вода и вод. показатель.ppt