ПРЕДИСЛОВИЕ Многие химические реакции, протекающие в растворах, основаны на равновесных процессах с участием ионов. Правильный расчет ионных равновесий позволяет целенаправленно управлять химическими реакциями и создавать необходимые условия оптимального обеспечения технологических процессов, качественных и количественных аналитических определений. При изучении теоретических основ физической и аналитической химии необходимо привить учащимся навыки математического исследования различных равновесий, расчета условий и полноты протекания реакций, определения равновесных концентраций химических форм элементов в системе.
Учебно-методическое пособие состоит из четырех глав: «Химические равновесия в растворах электролитов», «Равновесия в гетерогенных системах», «Комплексные соединения», «Реакции окисления-восстановления». В основе проведения расчетов ионных равновесий лежит закон действующих масс, поэтому основное внимание уделено применимости данного закона для описания различных типов реакций. Для закрепления теоретических понятий в каждой главе приводится разбор решения типовых задач, причем в основу решения положены не готовые формулы, а их последовательный вывод на основании закона действующих масс.
Для удобства работы с пособием в приложение вынесены справочные данные по константам основных химических равновесий.
Данное учебно-методическое пособие является электронной версией учебно-методического пособия «Расчеты ионных равновесий в химии», изданного в издательстве ТГУ в 1998 г., с внесенными изменениями и дополнениями.
Автор выражает глубокую благодарность рецензентам за полезные замечания, учтенные при работе над рукописью. Любые отзывы и замечания об учебном пособии будут приняты с благодарностью (shvv@xf.tsu.ru).
Глава 1. ХИМИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСИЯ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ
1. Сильные и слабые электролиты Все вещества можно разделить на электролиты и неэлектролиты. К электролитам относятся вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток (например, водный растворы или расплавы KCl, H3PO4, Na2CO3). Вещества-неэлектролиты при расплавлении или растворении электрический ток не проводят (например, C5H12, (-CH2-CH2-)n).
Электролиты подразделяются на сильные и слабые. Сильные электролиты в растворах или расплавах практически полностью диссоциируют на ионы. При написании уравнений химических реакций это подчеркивается стрелкой в одном направлении, например
HCl → H+ + Cl- или
Ca(OH)2 → Ca2+ + 2OH-
К сильным электролитам относятся вещества с гетерополярной или ионной кристаллической структурой (табл. 1). Таблица 1