ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ ПРОТОНИРОВАННЫХ ОСНОВАНИЙ > Полезные советы
Тысяча полезных мелочей    

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ ПРОТОНИРОВАННЫХ ОСНОВАНИЙ

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ ПРОТОНИРОВАННЫХ ОСНОВАНИЙ

Танганов Б.Б. Багаева Т.В. Ангапов В.Д. Алексеева И.А. Разработана методика определения констант диссоциации протонированных трехкислотных оснований, отличающаяся новым подходом к оценке и учету концентраций всех равновесных частиц, для расчета ионной силы раствора. Статья в формате PDF 152 KB

Термодинамические константы диссоциации протонированного основания определяются следующими соотношениями [11]:

            (1)

В уравнении (1)  - активность ионов лиония, то есть сольватированного иона водорода, в последующем примем обозначение а(лиония), в любой точке потенциометрического титрования;  - равновесные концентрации нейтрального и протонированного трехкислотного основания в процессе титрования сильной кислотой;  - коэффициенты активности нейтральной и протонированных форм полиоснования.

Как отмечалось ранее [10], известные методы оценок ионной силы при кислотно-основном равновесии [2,4,13] основаны на использовании концентрации первой ионизированной частицы, например, [ВH+] для двухкислотного основания. Было показано [3,9,10,11], что в расчетах констант диссоциации не следует пренебрегать равновесными концентрациями остальных ионов, так как их величины в различных точках титрования сопоставимы с концентрацией первого протонированного иона, а из данных табл. 2 и рис. 1 видно, что в процессе нейтрализации концентрации последующих ионов (например, [ВH33+]) даже превышают таковые иона [ВH+].

Наиболее приемлемым способом оценки ионной силы, определяемой с учетом равновесных концентраций всех заряженных частиц, является представление кривой титрования основания в логарифмических координатах [9,10,11]. При этом равновесные концентрации всех частиц , образующихся при титровании трехкислотного основания сильной одноосновной пара-толуолсульфокислотой, могут быть определены на диаграммах -lg а(лиония) - lgC. Оценка значений коэффициентов активности f0, f1, f2, f3 проводится по более оптимальному методу Дэвиса [12]:

                                       (2)

Рис. 1. Логарифмическая диаграмма процесса титрования 0.03904 н. раствора 3,4,4´-триаминодифенилоксида 0.1541 н. раствором хлорной кислоты в среде ацетона, дающая возможность определения концентраций равновесных частиц:

1-1: lg [B], 2-2: lg[BH+], 3-3: lg[BH22+], 4-4: lg[BH33+].

Измерения ЭДС и потенциометрическое титрование в среде ацетона осуществляли при 25.0 ± 0.20С на рН-метре-милливольтметре METROHM-632 (Швейцария). Растворитель очищен и обезвожен по известным методикам [5,6]. Содержание воды, определенное модифицированным методом К.Фишера [8], не превышало для ацетона ±0.01 мас.%.

В табл. 1 приведены данные измерения ЭДС цепи (I) в среде ацетона в зависимости от моляльной концентрации хлорной кислоты, а также результаты оценки степени диссоциации HClО4 и исходные величины для расчета стандартного потенциала цепи.

Таблица 1. Изменение ЭДС цепи (I) в зависимости от моляльной концентрации хлорной кислоты (m, моль HClO4/1000г ацетона) и данные для определения Е0 цепи (I)

m

E, B

α (HClO4)

-0.0595×lg ()

(m×α)0.5

0.024375

0.523

0.926559

-0.097947836

0.150282685

0.620948

0.0121875

0.518

0.955441

-0.115065961

0.107909368

0.633066

0.0060937

0.514

0.973990

-0.132480572

0.077040285

0.646481

0.0030468

0.509

0.984219

-0.150122322

0.054760561

0.659122

0.0015234

0.504

0.990425

-0.167871182

0.038843450

0.671871

0.0007617

0.496

0.993475

-0.185703007

0.027508729

0.681703

Степень диссоциации хлорной кислоты может быть оценена по уравнению (3) [1,9,10,11].

               (3)

Величина , равная разности  ( ), определена по программе «mnk» (метод наименьших квадратов) по зависимости  при lg m = 0. Получена величина  = 0.5515 с коэффициентом регрессии r = 0.9936.

Значение стандартного потенциала цепи (I) определено по авторской компьютерной программе «cubic» по приближению функции  при , где .

, r = 0.9999.

Таким образом, получена величина стандартного потенциала цепи (I) в среде ацетона, равная Ео = 0.7127 В. Попутно отметим, что показатель константы диссоциации хлорной кислоты в ацетоне равен: .

Стандартный потенциал цепи (I), наряду с равновесными концентрациями нейтральной молекулы основания и заряженных частиц , образующихся в процессе титрования основания, оцененных по табл.2 и рис.1, и их коэффициентами активностей , дают возможность определения термодинамических констант кислотности протонированных триоснований в среде органических растворителей.

Оценка активности лионий-ионов в процессе титрования основания возможна по уравнению Нернста:

.

Рассматриваемая методика, отличающаяся от известных применением логарифмических зависимостей при оценке ионной силы и коэффициентов активности ионов, была апробирована на примере 1,3-дифенилгуанидина (ДФГ) в среде ДМФА. В литературе [7] известна величина рКа (ДФГ/ДМФА) = 9.1. Нами было [11] получено значение рКа (ДФГ/ДМФА) = 9.15 ± 0.03, свидетельствующее о достаточной надежности и воспроизводимости предлагаемого метода.

В табл. 2 сведены все исходные данные для расчетов констант диссоциации по уравнению (1) при титровании 0.03904 н. раствора 3,4,4´-триаминодифенилоксида, широко применяемого в синтезе полибензимидазолов, 0.1541 н. раствором хлорной кислоты в среде ацетона.

Как видно из таблицы и рисунка, равновесные концентрации частиц, находящихся в титруемом растворе, вполне сопоставимы. Поэтому в расчетах рКа все концентрации должны быть учтены. Протонированные трехкислотные основания хаpaктеризуются близостью констант кислотности, подтверждаемой одним совместным скачком потенциала на кривой потенциометрического титрования, которую мы здесь не приводим.

Рассчитанные в соответствующих буферных областях величины термодинамических констант диссоциации протонированного 3,4,4´-триаминодифенилметана в среде ацетона равны: рК1 = 7.99 ± 0.11, рК2 = 6.94 ± 0.11, рК3 = 5.82 ± 0.09.

Разработанная методика определения термодинамических констант кислотности протонированных оснований в среде органических растворителей вполне приемлема при экспериментальном определении рКа любых трехкислотных оснований при совместной нейтрализации функциональных групп.

Таблица 2. Расчет констант диссоциации протонированного 3,4,4´-триаминодифенилоксида в среде ацетона по ур.(1)

V, мл

Е, В

-lg a (лиония)

[B]

[BH+]

[BH22+]

[BH33+]

I0.5

0.2

0.192

8.7512

0.029282

0.017193

0.003022

0.000389

0.128035

0.4

0.197

8.6672

0.029282

0.020863

0.003668

0.000472

0.141041

0.6

0.201

8.6000

0.029282

0.024356

0.004282

0.000552

0.152391

0.8

0.206

8.5159

0.029011

0.029282

0.005196

0.000669

0.167464

1.0

0.211

8.4319

0.023907

0.029282

0.006305

0.000812

0.175799

1.2

0.216

8.3479

0.019701

0.029282

0.007651

0.000986

0.185412

1.4

0.221

8.2638

0.016235

0.029282

0.009284

0.001196

0.196446

1.6

0.226

8.1798

0.013379

0.029282

0.011266

0.001451

0.209055

1.8

0.232

8.0799

0.010607

0.029282

0.014210

0.001831

0.226495

2.0

0.237

7.9949

0.008741

0.029282

0.017244

0.002221

0.243158

2.2

0.243

7.8941

0.006930

0.029282

0.021751

0.002802

0.265994

2.4

0.252

7.7428

0.004892

0.027826

0.029282

0.003970

0.300566

2.6

0.257

7.6588

0.004031

0.022931

0.029282

0.004817

0.302830

2.8

0.263

7.5580

0.003196

0.018180

0.029282

0.006076

0.308214

3.0

0.270

7.4403

0.002437

0.013866

0.029282

0.007966

0.318348

3.2

0.277

7.3227

0.001859

0.010575

0.029282

0.010445

0.332948

3.4

0.284

7.2050

0.001418

0.008066

0.029282

0.013695

0.352454

3.6

0.292

7.0706

0.001040

0.005918

0.029282

0.018664

0.381461

3.8

0.298

6.9697

0.000825

0.004692

0.029282

0.023542

0.408474

4.0

0.305

6.8521

0.000629

0.003578

0.027778

0.029282

0.434872

4.2

0.312

6.7344

0.000480

0.002729

0.021186

0.029282

0.418934

4.4

0.319

6.6168

0.000366

0.002082

0.016159

0.029282

0.406358

Продолжение табл. 2

V, мл

f1

f2

f3

рК1

рК2

рК3

0.2

0.3811

0.1446

0.05492

8.101

-

-

0.4

0.3498

0.1218

0.04243

8.064

-

-

0.6

0.3252

0.1052

0.03404

8.032

-

-

0.8

0.2959

0.0870

0.02558

7.991

-

-

1.0

0.2812

0.0785

0.02192

7.969

-

-

1.2

0.2653

0.0698

0.01838

7.944

-

-

1.4

0.2485

0.0612

0.01508

7.915

-

-

1.6

0.2310

0.0528

0.01208

7.883

-

-

1.8

0.2093

0.0433

0.00895

-

7.080

-

2.0

0.1910

0.0360

0.00678

-

7.040

-

2.2

0.1692

0.0281

0.00469

-

6.986

-

2.4

0.1421

0.0198

0.00275

-

6.908

-

2.6

0.1405

0.0193

0.00266

-

6.903

-

2.8

0.1369

0.0183

0.00245

-

6.892

-

3.0

0.1304

0.0166

0.00211

-

6.870

-

3.2

0.1217

0.0144

0.00171

-

6.839

-

3.4

0.1113

0.0120

0.00130

-

-

5.909

3.6

0.0980

0.00929

0.000880

-

-

5.851

3.8

0.0875

0.00736

0.000620

-

-

5.800

4.0

0.0786

0.00592

0.000446

-

-

5.752

4.2

0.0838

0.00675

0.000543

-

-

5.781

4.4

0.0882

0.00749

0.000636

-

-

5.804

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Александров В.В., Лебедь В.И., Шихова Т.М., Заславский Б.Г. // Электрохимия.-1968. -Т.4.- №6.- С.711.
  2. Альберт А., Сержент Е. Константы ионизации кислот и оснований.- М.-Л.: -Химия.- 1964.- 262 с.
  3. Анорганикум. -М.: Мир.-1984. -Т.2. -С.120.
  4. Бейтс Р. Определение рН. Теория и пpaктика. - Л.: Химия.- 1972.- 400 с.
  5. Вайсбергер А., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители /Пер. с англ. М.: Издатинлит.- 1958.- 519 с.
  6. Гордон А., Форд Р. Спутник химика. -М.: Мир.-1976.- 541 с.
  7. Крешков А.П. Аналитическая химия неводных растворов. -М.: Химия.- 1982.-120 с.
  8. Танганов Б.Б. Химия и хим. технология. Деп. ОНИИТЭХим.1984. №976 хпД84).
  9. Танганов Б.Б. Химические методы анализа: Уч. пособ.-Улан-Удэ.- 2005.-550 с.
  10. Танганов Б.Б., Алексеева И.А. //ЖОХ.-2005.-Т.75.- Вып.11.-С.1775.
  11. Танганов Б.Б., Алексеева И.А. //ЖОХ.-2006.-Т.76.- Вып.11.-С. 1800.
  12. Davies C.W. // J.Chem.Soc.-1938.- P.2093.
  13. Speakman J.C. //J.Chem.Soc.-1940.- P.855.


ЧЕЛОВЕЧЕСТВО КАК СУБЪЕКТ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ

ЧЕЛОВЕЧЕСТВО КАК СУБЪЕКТ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Статья в формате PDF 114 KB...

11 06 2024 17:42:17

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В СИСТЕМАХ ЖЕЛАТИН-КАЗЕИН

СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ В СИСТЕМАХ ЖЕЛАТИН-КАЗЕИН Статья в формате PDF 87 KB...

10 06 2024 19:31:58

АСБЕСТОЗ НА АСБЕСТДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

АСБЕСТОЗ НА АСБЕСТДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЯХ Статья в формате PDF 144 KB...

08 06 2024 10:32:39

АНТИМИКРОБНЫЕ ПОТЕНЦИИ ЛИНИМЕНТА ЦИКЛОФЕРОНА

АНТИМИКРОБНЫЕ ПОТЕНЦИИ ЛИНИМЕНТА ЦИКЛОФЕРОНА Статья в формате PDF 193 KB...

31 05 2024 0:30:33

КОМПЕТЕНТНОСТНЫЙ ПОДХОД В ОБРАЗОВАНИИ

КОМПЕТЕНТНОСТНЫЙ ПОДХОД В ОБРАЗОВАНИИ Статья в формате PDF 245 KB...

28 05 2024 7:47:42

ВЛИЯНИЕ РАЗНООБРАЗИЯ ВИДОВ ТРАВЯНЫХ РАСТЕНИЙ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЙМЕННОГО ЛУГА

ВЛИЯНИЕ РАЗНООБРАЗИЯ ВИДОВ ТРАВЯНЫХ РАСТЕНИЙ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ПОЙМЕННОГО ЛУГА Цель статьи — выявление закономерностей влияния топографических и почвенных условий прирусловых территорий на прострaнcтвенную структуру видового состава трав и продуктивность пойменных лугов. ...

26 05 2024 2:15:25

РОЛЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОЛЬ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ В СОВРЕМЕННОЙ СИСТЕМЕ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ Исследование в биологии включает в себя наблюдение, описание, учебный опыт или эксперимент, сравнение, анализ, систематизацию результатов. Такая самостоятельная учебная деятельность приводит к формированию био-экологического мышления, без которого невозможна реализация биоцентрического принципа в обучении. ...

21 05 2024 20:23:50

АНОРОГЕННЫЕ ГРАНИТОИДЫ АБАЙСКОГО МАССИВА ГОРНОГО АЛТАЯ: ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ

АНОРОГЕННЫЕ ГРАНИТОИДЫ АБАЙСКОГО МАССИВА ГОРНОГО АЛТАЯ: ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ В статье приведены спopные данные предшественников по составу и особенностям становления гранитоидов Абайского массива среднего девона. Новые данные, полученные авторами по петрологии и геохимии, позволяют отнести гранитоиды массива к анорогенному типу (А-тип) с щелочными минералами (рибекитом, астрофиллитом). Формирование массива протекало в три фазы: 1 – гранодиориты; 2 – граниты, умеренно-щелочные рибекитовые граниты; 3 – лейкограниты и лейкогранит-порфиры. Генерация их происходила в постколлизионной обстановке, инициированной плюмтектоникой. В северо-западной части массива в районе пологого погружения кровли, осложнённой куполовидным поднятием, зафиксировано аномальное обогащение флюидной магматогенной фазы летучими компонентами, и особенно фтором, что указывает на возможность обнаружения здесь редкометалльно-редкоземельного оруденения. ...

20 05 2024 2:53:45

РОЛЬ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ

РОЛЬ ПЕДАГОГИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ УЧИТЕЛЯ В статье рассматривается роль педагогических технологий в профессиональной подготовке учителя. Использование педагогических технологий в учебном процессе вуза способствует четкому определению конечной цели, разработке объективных методов контроля, проект учебного процесса, определению структуры и содержанию учебно-познавательной деятельности учащихся. ...

13 05 2024 15:16:26

К ВОПРОСУ О КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЯХ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ

К ВОПРОСУ О КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЯХ МЕЖДУ ЭЛЕМЕНТАМИ В РАСТИТЕЛЬНОСТИ В листьях древесных пород и травянистой растительности определены корреляционные зависимости между Mn, Cr, Ni, Cu, Ti, Pb, Zn, Co в условиях геохимического фона и на колчеданных месторождениях. ...

07 05 2024 15:49:11

Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::