Применение логарифмических диаграмм при оценке равновесных концентраций всех частиц в кислотно-основной системе

До недавнего времени равновесные концентрации в кислотно-основных системах ввиду отсутствия иных приемлемых подходов изучались с привлечением метода измерения лишь рН раствора. В отношении неводных растворов данный метод не может быть использован. Известно, что на ионную силу раствора, являющуюся основополагающей составляющей при оценке коэффициента активности и термодинамической константы диссоциации электролита, оказывают влияние присутствующие в системе ионы, концентрация которых переменна в процессе взаимодействия в водных и в более сложных неводных растворах, значительно отличающихся своими физико-химическими свойствами (температура кипения, строение, диэлектрическая проницаемость, константа автопротолиза, сольватирующая способность, дипольный момент, вязкость и др.). Между тем для более объективных, более обоснованных оценок кислотно-основных взаимодействий помимо активности ионов водорода требуется корректный учет равновесных концентраций всех частиц в растворе, влияющих на ионную силу раствора. На основании известных за- кона действующих масс и уравнений, выражающих равновесные процессы, ионное произведение растворителя, электронейтральность и материальный баланс в растворе, выведены соответствующие уравнения и предложен метод, позволяющий учесть влияние концентраций всех частиц в системе (не только ионов водорода – рН), в немалой степени влияющих на свойства кислотно- основной равновесной системы. Данный метод также позволяет выразить зависимость равновесных концентраций всех участников процесса от состояния среды (исследуемого раствора), определяемой разными химическими и инструментальными методами в логарифмических координатах, дающих возможность непосредственной оценки равновесных концентраций всех присутствующих в системе частиц.

1. Танганов Б.Б. Прикладные аспекты кислотно-основных взаимодействий и моделирование равновесных концентраций в двухкомпонентных смесях кислот // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. N 3. С. 393–400. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-3-393-400

2. Александров В.В. Кислотность неводных растворов. Харьков: Вища школа. 1981. 152 с.

3. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов. 3-е изд., испр. М.: Химия. 1976. 488 с.

4. Крешков А.П. Аналитическая химия неводных растворов. М.: Химия. 1982. 256 c.

5. Вайсбергер А., Проскауэр Э., Риддик Дж., Тупс Э. Органические растворители. Физические свойства и методы очистки / пер. с англ. Н.Н. Тихомировой; под ред. Я.М. Варшавского. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1958. 520 с.

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010615116, Российская Федерация. Программа расчета математической модели по восьми параметрам методом многоуровневого моделирования / Б.Б. Танганов, В.Д. Раднаева, В.Е. Крупенникова; заявитель и правообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Восточно-Сибирский государственный технологический университет. № 2010613616; заявл. 15.06.2010; опубл. 09.08.2010. 1 с.

7. Pilarski B., Dobkowska A., Foks H., Michałowski T. Modelling of acid-base equilibria in binary-solvent systems: a comparative study // Talanta. 2010. Vol. 80. Issue 3. P. 1073–1080. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2009.07.033

8. Kropotov V.A. Approximation of potentiometric titration curves by logarithmic functions: factors affecting the accuracy of redox titration // Journal of Analytical Chemistry. 2000. Vol. 55. Issue 2. P. 160–164. https://doi.org/10.1007/BF02757743

9. Востоков В.М. Критерии инструментального кислотно-основного титрования растворов электролитов // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2009. N 3. С. 100–106.

10. Крашенинина М.П., Медведевских М.Ю., Неудачина Л.К., Собина Е.П. Оценка точности методов обработки кривых кислотно-основного титрования при потенциометрическом способе фиксации данных // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2012. Т. 78. N 12. С. 68–72.

11. Acid and base centers: structure and acid-base property // Studies in Surface Science and Catalysis. 1989. Vol. 51. Issue C. Р. 27–213. https://doi.org/10.1016/S0167-2991(08)61046-0

12. Kropotov V.A. Approximation of acid-base titration curves by logarithmic functions // Journal of Analytical Chemistry. 1998. Vol. 53. Issue 7. P. 638–640.

13. Fedorov A.A., Shmata T.S. Computer-assisted calculation and graphical presentation of titration curves // Journal of Analytical Chemistry. 2004. Vol. 59. Issue 5. P. 402–406. https://doi.org/10.1023/B:JAN C.0000026227.61941.43

14. Tессман A.B., Иванов А.В. Программа «acid-base calculator» для расчета кислотно-основных равновесий в водных растворах // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. 2001. Т. 42. N. 1. С. 19–22.

15. Tessman A.B., Ivanov A.V. Computer calculations of acid-base equilibria in aqueous solutions using the acid-base calculator program // Journal of Analytical Chemistry. 2002. Vol. 57. Issue 1. P. 2–7. https:// doi.org/10.1023/A:1013672004064

16. Lysova S.S., Skripnikova T.A., Zevatskii Y.E. Algorithm for calculating the dissociation constants of ampholytes in nonbuffer systems // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2018. Vol. 92. Issue 5. P. 922–926. (In Russian) https://doi.org/10.1134/S003602441 8050229

17. Lysova S.S., Skripnikova T.A., Zevatskii Yu.E. Algorithm for calculating the dissociation constants of weak electrolytes and ampholites in water solutions // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2017. Vol. 91. Issue 12. P. 2366–2369. https://doi.org/10.1134/S0 036024418050229

18. Meychik N.R., Stepanov S.I., Nikolaeva Yu.I. Calculating the Ionization constant of functional groups of carboxyl ion exchangers // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2018. Vol. 92. N 2. P. 265–270. https://doi.org/10.1134/S00360244180 10156

19. Rockwood A.L. Meaning and measurability of single-ion activities, the thermodynamic foundations of pH, and the Gibbs free energy for the transfer of ions between dissimilar materials // ChemPhysChem. 2015. Vol. 16. Issue 9. P. 1978–1991. https://doi.org/10/1002/cphc/201500044

20. Tanganov B.B., Alekseeva I.A. A Method for Calculationg the Acid-Base Equilibria in Aqueous and Nonaqueous Electrolite Solutions // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2017. Vol. 91. Issue 6. P. 1149–151. https://doi.org/10.1134/S0036024417060243.

21. Levanov A.V., Gurbanova U.D., Isaikina O.Y., Lunin V.V. Dissociation constants of hydrohalic acids HCl, HBr, and HI in aqueous solutions // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2019. Vol. 93. Issue 1. P. 93–101. https://doi.org/10.1134/S0036024419010187

22. Lysova S.S., Zevatskii Y.E., Demidov E.V., Novoselov N.P. Densimetric study of protolytic equilibria in aqueous electrolyte solutions // Russian Journal of General Chemistry. 2015. Vol. 85. Issue 4. P. 781–785. https://doi.org/10.1134/S1070363215040015