Question

Объясните, почему при добавлении кислоты или щелочи сохраняется постоянным значение рН в системах.​

Answer 1

Объяснение:

растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов. рН буферных растворов мало изменяется при прибавлении к ним небольших количеств сильного основания или сильной кислоты, а также при разбавлении и концентрировании.

Буферные системы представляют из себя смесь кислоты (донора протонов) и сопряженного с ней основания (акцептора протонов), то есть частиц, различающихся на {\displaystyle {\ce {H+}}}. В растворе устанавливаются равновесия:

{\displaystyle {\ce {H2O <=> H+ + OH-}}} (автопротолиз воды){\displaystyle {\ce {HA <=> H+ + A-}}} (диссоциация кислоты, заряды поставлены условно, из предположения, что кислота является нейтральной молекулой)

Каждое из этих равновесий характеризуется своей константой: первое — ионным произведением воды, второе — константой диссоциации кислоты.

При добавлении в систему сильной кислоты, она протонирует основание[1], входящее в буферную смесь, а добавление сильного основания связывает протоны и смещает второе равновесие в сторону продуктов, при этом в итоге концентрация {\displaystyle {\ce {H+}}} в растворе меняется незначительно[2].

Answer 2

Добавление кислоты или щелочи к реакции может привести к поддержанию постоянного значения pH в системах благодаря принципам химической реакции, известным как буферный эффект и закон сохранения массы.

1. Буферный эффект: Буферы - это вещества, которые способны быстро нейтрализовать изменения концентрации H+ (или OH-) и тем самым поддерживать постоянный уровень pH. Они состоят из слабой кислоты и её соответствующей соли, или слабой щелочи и её соответствующей соли. Когда вы добавляете кислоту, она реагирует с соответствующей солью буфера, образуя слабую кислоту или щелочь, что препятствует сильному изменению pH. Например, буфер системы уксусной кислоты и ацетата нейтрализует добавление кислоты или щелочи, чтобы поддержать pH на постоянном уровне.

2. Закон сохранения массы: В системе закона сохранения массы обеспечивает стабильность. Когда вы добавляете кислоту или щелочь в реакцию, они реагируют с другими веществами в системе, образуя новые соединения. Эти химические реакции могут включать в себя выделение или поглощение H+ и OH-, но в конечном итоге масса в системе остается неизменной. Это означает, что концентрация ионов водорода (H+) и гидроксидов (OH-) изменяется, чтобы компенсировать добавление кислоты или щелочи, и таким образом поддерживается стабильное pH.

Важно отметить, что буферные системы имеют определенный предел, и они могут перегрузиться, если добавленное количество кислоты или щелочи слишком велико. В таких случаях pH может измениться значительно. Однако при небольших изменениях концентрации кислоты или щелочи буферные системы успешно поддерживают постоянное значение pH.