Определение степени гидролиза методом измерения рН раствора

Количественно реакция гидролиза оценивается величинами степени гидролиза h – долей электролита, подвергнувшейся гидролизу, и константы гидролиза К_г. Обе величины связанны следующим соотношением:

К_г = h²с / (1 - h) (9)

где с – молярная концентрация соли, моль/л.

В случае, когда степень гидролиза в растворе невелика (h < 0,01), при вычислениях пользуются приближёнными выражениями

К_г = h²с

или

h = К_г/с, (10)

Если известны концентрации ионов водорода Δ[Н⁺] или гидроксида Δ[ОН^-], образующихся за счёт реакции гидролиза, и исходная концентрация соли [МеА], то степень гидролиза рассчитываются hi с помощью следующих выражений:

h = Δ[Н⁺]/[МеА] (11),

h = Δ[ОН^-]/[МеА] (12)

Обозначив концентрации ионов водорода в растворе соли [Н⁺]_соли и в воде [Н⁺]Н₂О, получим

Δ[Н⁺] = [Н⁺]_cоли - [Н⁺]_воды (13)

[Н⁺]_соли и [Н⁺]Н₂О можно рассчитывать, если известны величины рН в растворе соли и в воде, так как

рН = -lg[Н⁺] (14).

Пример: Предположим, значение рН для воды равно 6,5. Тогда lg[Н⁺] = -6,5. По данному логарифму находим число (антилогарифм), характеризующее концентрацию ионов водорода в воде: [Н⁺]Н₂О = 3,2∙10^-7 моль/л. Зная величину ионного произведения воды К_w

К_w = [Н⁺]∙[ОН^-] = 10^-14 (15),

рассчитывают

[ОН^-] = 10^-14/3,2∙10^-7 = 3,1∙10^-7 моль/л.

При рН раствора соли равном 2,8 lg[Н⁺] = -2,8. Концентрация ионов [Н⁺] в растворе соли будет

[Н⁺]_соли = 1,6∙10^-3 моль/л,

а Δ[Н⁺] = 1,6∙10^-3 - 3,2∙10^-3 = 1,59968∙10^-3 моль/л.

Если исходная концентрация соли равна 0,1 моль/л, то степень гидролиза:

h = 1,9968∙10^-3/0,1 = 1,6 %.

рН испытуемого раствора соли измеряется с помощью прибора рН-метра. Измерение рН основано на определении электродвижущей силы (э.д.с.) электрохимической цепи, состоящей из двух электродов. Потенциал электрода является логарифмической функцией концентрации ионов водорода:

Следовательно, измерив величину э.д.с., можно определить величину рН исследуемого раствора.

Порядок работы.

Измерить величину рН раствора испытуемой соли (FeCl₃, Na₂CO₃ и др.) и определить степень гидролиза этой соли.

Для этого сначала измерить на рН-метре рН дистиллированной воды, а затем рН испытуемой соли. Используя уравнение (14), рассчитать концентрацию ионов водорода (концентрацию ионов гидроксила рассчитывают по уравнению (15))в воде и в растворе соли, а затем по уравнению (13) рассчитать величину Δ[Н⁺]. По уравнению (11) (или (12) в случае щелочной среды) рассчитать степень гидролиза соли.

11 Лабораторная работа № 10