Аналітична хімія неводних розчинів та розчинників

Скачать

Поняття про неводні розчини, їх класифікація та деякі властивості. Класифікація Кольтгофа за кислотно-основними властивостями, по здатності до утворення водневого зв'язку, участю в протонно-донорно-акцепторній взаємодії. Реакції в основних розчинниках.

Размер: 753,7 K
Тип: курсовая работа
Категория: Химия
Скачать

Другие файлы:

Лікарські розчини, одержувані в умовах фармацевтичного підприємства
Сутність і класифікація розчинів. Теоретичні основи і типи процесу розчинення. Способи обтікання частинок рідиною. Характеристика і вимоги до різноман...

Аналітична хімія природного середовища: Підручник

Стандартизация измерения рН в неводных средах. Методы определения рН стандартных буферных растворов
Целью работы является изучение кислотности неводных растворов, методы ее определения и стандартизация измерения, а также изучение методов определения...

Неводні розчини в аптечній технології ліків
Крім водних розчинів, у технології лікарських засобів широко використовуються спиртові, гліцеринові, масляні, силіконові й інші неводні розчини. Невод...

Особливі випадки приготування водних розчинів
Особливості приготування розчинів фенолу, меркурію дихлориду, окисників, важкорозчинних речовин, що утворюють легкорозчинні комплексні сполуки та розч...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

КУРСОВА РОБОТА

Аналітична хімія неводних розчинів та розчинників

Вступ

Протягом багатьох десятиліть хіміки-аналітики мали справу переважно з реакціями, що протікають у водних середовищах. Тому хімічні та фізико-хімічні методи аналізу, які застосовувались донедавна в аналітичній практиці, засновувались, головним чином, на вивченні саме таких реакцій. У результаті цього серед хіміків-аналітиків вкоренилося уявлення про воду як про розчинник, що займає виняткове становище, не властиве іншим розчинникам. Цю думку відображено в багатьох теоріях аналітичної хімії. Але з розвитком сучасного світу усучаснились й уявлення про розчини й розчинники. Так в аналітичній хімії в ході багатьох експериментів зявились поняття про «неводні розчини» та «неводні розчинники». Набули й великого значення нові методи аналізу, засновані на використанні реакцій в неводних середовищах, про що й піде далі мова.

1. Неводні розчини

Розвиток поглядів на природу розчинів тісно пов'язане із загальним ходом розвитку науки і виробництва. З тих пір як знаменитий англійський хімік і фізик Роберт Бойль розробив в 1663 р. загальні поняття про якісний хімічний аналіз в розчинах, а видатний російський учений М. В. Ломоносов ввів в практику систематичне застосування терезів при хімічних дослідженнях і відкрив в 1756 р. закон збереження маси речовини, а відомий французський вчений Гей-Люссак в 1824-1832 рр. вперше застосував метод титрування, поклавши початок об'ємному (титриметричному) методу аналізу, хіміки використовували для своїх фізико-хімічних і хіміко-технологічних досліджень переважно водні розчини. Внаслідок цього велика увага приділялася теоретичним і експериментальним дослідженням саме цих розчинів. Водночас неводні розчини залишалися мало дослідженими.

Глибоке і всебічне вивчення неводних розчинів показувало, що багато поглядів, вироблені хіміками на основі узагальнення численних науково-експериментальних даних, отриманих при дослідженні водних розчинів, виявилися помилковими.

Своєрідною ілюстрацією до сказаного може служити співставлення особливостей водних і неводних розчинів ацетатної кислоти і деяких інших речовин.

У всіх підручниках, довідниках і монографіях органічну сполуку з формулою СН3СООН називають ацетатною (етановою) кислотою. Водні розчини СН3СООН володіють кислим смаком, викликають перетворення синього лакмусу в червоний, нейтралізують луги; водні розчини СН3СООН проводять електричний струм. За теорією електролітичної дисоціації СН3СООН є слабкою кислотою, яка частково дисоціює у водному розчині з утворенням гідроген-йонів і ацетат-йонів:

CH3COOH CH3COO- +H+

H++H2O H3O+

K(CH3COOH) = 1,7 ·10-5; pK(CH3COOH) = 4,75

Однак, як показують сучасні дослідження, назва «ацетатна кислота» зовсім невірна для неводних розчинів.

1. Термін «кислота» непридатний до неводних розчинів, тому що в цих розчинах немає динамічної рівноваги між гідроген-іонами і гідроксид-іонами, що викликається дисоціацією молекул води як розчинника.

2. Ацетатна кислота, дійсно проявляє себе у водних розчинах як кислота але, в деяких неводних розчинах, наприклад в рідкому HF, поводиться як основа.

3. Будучи електролітом у водних розчинах, СН3СООН в ряді неводних розчинників не проводить електричного струму і, отже, з позиції теорії електролітичної дисоціації не є ні кислотою, ні основою.

4. На електропровідність розчинів електролітів впливає діелектрична проникність розчинника ?, тому з позицій теорії Арреніуса природно очікувати, що в розчинниках з меншою ? СН3СООН повинна проводити електричний струм гірше, ніж середовищах з високим значенням ?; однак розчини СН3СООН в нітробензолі (? = 34,75) - розчиннику з високим значенням ?, всупереч очікуванню, проводять електричний струм гірше, ніж в бутиламіні (? = 5,3) і у воді (? = 78,3). Більш того, в бутиламіні ацетатна кислота проявляє більш кислі властивості, ніж у воді; сам бутіламін, не проводить струму і характеризується слабкими основними властивостями у водному середовищі, поводить себе в розчині ацетатної кислоти як більш сильна основа. Це не означає, що ступінь дисоціації оцтової кислоти в середовищі бутиламіну вище, ніж у воді. Поняття про силу електроліту в водному середовищі будуються, як відомо, на уявленні про повну або часткову дисоціацію даної речовини на йони. Застосовуючи до неводних розчинів ці поняття, набувають іншого змісту, так як сила кислоти обумовлюється здатністю електроліту проявляти в тій чи іншій степені протонно - донорні властивості по відношенню до розчинника та іонізуватись з творенням проміжних сполук йонних пар.

5. Безводна ацетатна кислота складається з утворених за рахунок водневих зв'язків стійких при температурі до 250 °С димерів (СН3СООН)2. Лише при змішуванні (СН3СООН)2 з водою відбувається утворення мономолекулярної форми, що супроводжується стисненням об'єму суміші; максимальна густина водного розчину ацетатної кислоти 1,0748 відповідає формі моногідрату, що відповідповідає мольному співвідношенню 1:1, тобто 77% (мол.) СН3СООН і 23% (мол.) Н2О. Отже, мономолекулярна форма ацетатної кислоти притаманна її водним розчинам.

Таким чином, поведінка розчиненої речовини в значній мірі залежить від природи і будови розчинника, в якому її розчинили, що легко можна підтвердити й іншими прикладами. Так, сильні мінеральні кислоти практично повністю дисоціюють у водних розчинах, а в середовищі безводної СН3СООН стають слабкими і відрізняються за своєю силою один від одного. Ацетати лужних металів, які не містять, як відомо, в своєму складі гідроксильних групп - носіїв лужних властивостей електролітів, в середовищі безводної ацетатної кислоти поводяться як типові основи. У той же час такі сполуки, як ВС13, А1С13 та ін., що не містять у своєму складі гідрогену, проявляють в неводних розчинах кислі властивості і нейтралізують основи.

Поряд з сильним впливом неводних розчинників на електропровідність розчинів і кислотно-основні властивості розчинених у них речови, в неводних розчинах сильно змінюються інші фізико-хімічні властивості (розчинність, окисно-відновні властивості, комплексоутворення, тощо) і термодинамічні характеристики розчинів (теплоємність, теплоти розчинення, сольватація і т. д.).

Не вдаючись у подробиці розглянутих явищ відзначимо, що сучасні дослідження розчинів різних речовин в неводних розчинниках і в зріджених газах показали: у цих розчинниках крім йонів, що передбачаються теорією електролітичної дисоціації, є й інші йони і молекули, викликаючи аномалії в поведінці цих розчинів. Аномалії подібного роду обумовлюються взаємодією розчиненої речовини з розчинником. На значення хімічної взаємодії між розчинником і розчинененою речовиною вперше вказав Д. І. Менделєєв.

1.1 Поняття про неводні розчини

Зазвичай розчинами називають рівноважні гомогенні (однородні) системи, що становлять суміші двох або декількох речовин, в яких всі компоненти рівномірно дисперговані до розмірів молекул, атомів, йонів або асоціатів.

Розчинами також називають фази, що складаються з двох або більшої кількості незалежних компонентів, концентрації яких при заданих температурі і тиску можна змінювати незалежно один від одного. У книзі Шахпаронова [1] справедливо вказується, що оскільки однокомпонентні фази можуть відрізнятися за ізотопним складом, то їх теж можна розглядати як розчини. Крім того, в рідкому аргоні, наприклад, навіть повністю очищеному від ізотопних домішок, крім атомів аргону є нестійкі асоціати Аг2, Аr3... Arn. Тому рідкий аргон теж має спільні риси з розчинами. З цих позицій навіть хімічно чиста вода, як відомо, містить у своєму складі гідроген-йони, йони гідроксонію, мономерні та полімерні молекули Н2О, (Н2О)2... (Н2О)n, які до того ж відрізняються за ізотопним складом, строго кажучи, може бути віднесена до розчинів. З позиції термодинаміки відмінності між однокомпонентними системами і розчинами, що утворюються при змішуванні декількох речовин, звичайно, істотні але з позицій молекулярної теорії, як зазначає Шахпаронов, ця різниця не така вже принципова [1].

Неводним розчином називають розчин, що складається з двох або більшої кількості диспергованих компонентів, одним з яких є неводний розчинник. Неводний розчин, який містить 99% (мол.) спирту і 1% (мол.) етилату натрію, ми будемо називати 1%-м етанольним розчином етилату натрію, а суміш 90% (мол.) води і 10% (мол.) спирту-10%-м водним розчином спирту. Вода мінеральних джерел, річок і озер відноситься до водних розчинів; нафта є неводним розчином, хоча вона і може містити домішки води.

Крім неводних розчинів, отриманих на основі рідин за звичайних умов неорганічних і органічних речовин або зріджених газів (молекулярних рідин), до них належать системи на основі розплавлених солей (йонні розплави) і сплавів металів.

1.2 Класифікація та деякі властивості нево...