Глава 7. Ключевые термины и уравнения¶

Ключевые термины¶

кислота (acid): вещество, образующее ион \(\ce{H3O+}\) при растворении в воде.
кислотно-основная реакция (acid-base reaction): реакция, в которой между частицами исходных веществ переносится ион водорода.
практический выход (actual yield): количество продукта, действительно образующееся в реакции.
аналит (analyte): исследуемая химическая частица.
уравнённое (сбалансированное) уравнение (balanced equation): химическое уравнение, в котором число атомов каждого элемента в левой и правой частях одинаково.
основание (base): вещество, образующее ион \(\ce{OH-}\) при растворении в воде.
бюретка (buret): прибор для точного отмеривания переменных объёмов жидкости, например при титровании.
химическое уравнение (chemical equation): символьная запись химической реакции.
коэффициент (coefficient): число, помещаемое перед символами или формулами в химическом уравнении и указывающее их относительное количество.
анализ сжиганием (combustion analysis): гравиметрический метод определения элементного состава соединения по массам собранных газообразных продуктов его сгорания.
реакция горения (combustion reaction): энергичная окислительно-восстановительная реакция, сопровождающаяся значительным выделением энергии в виде теплоты и иногда света.
полное ионное уравнение (complete ionic equation): химическое уравнение, в котором все растворённые ионные исходные вещества и продукты, включая ионы-зрители, явно представлены формулами своих диссоциированных ионов.
конечная точка (end point): измеренный объём раствора титранта, при котором наблюдается изменение внешнего вида или иного свойства исследуемого раствора, ожидаемое при стехиометрической эквивалентности (см. точка эквивалентности).
точка эквивалентности (equivalence point): объём раствора титранта, необходимый для полного взаимодействия с аналитом в титриметрическом анализе; обеспечивает стехиометрически эквивалентное количество титранта по отношению к аналиту в пробе согласно реакции титрования.
избыточное исходное вещество (excess reactant): исходное вещество, присутствующее в количестве большем, чем требуется по стехиометрии реакции.
гравиметрический анализ (gravimetric analysis): метод количественного химического анализа, основанный на выделении аналита из пробы физическим или химическим путём и последующем измерении массы аналита, продукта реакции и/или пробы.
полуреакция (half-reaction): уравнение, показывающее, теряет или приобретает электроны каждое из исходных веществ в реакции.
индикатор (indicator): вещество, добавляемое к пробе в титриметрическом анализе для визуального обнаружения конечной точки.
нерастворимый (insoluble): обладающий относительно низкой растворимостью; растворяющийся лишь в незначительной степени.

лимитирующее (ограничивающее) исходное вещество (limiting reactant): исходное вещество, присутствующее в количестве меньшем, чем требуется по стехиометрии реакции, и потому ограничивающее количество образующегося продукта.
молекулярное уравнение (molecular equation): химическое уравнение, в котором все исходные вещества и продукты записаны как нейтральные вещества.
краткое (сокращённое) ионное уравнение (net ionic equation): химическое уравнение, в котором представлены только те растворённые ионные исходные вещества и продукты, которые претерпевают химическое или физическое превращение (ионы-зрители исключены).
реакция нейтрализации (neutralization reaction): реакция между кислотой и основанием с образованием соли и воды.
окисление (oxidation): процесс, при котором степень окисления элемента повышается за счёт потери электронов.
степень окисления (oxidation number, also oxidation state): заряд, который имел бы каждый атом элемента в соединении, если бы это соединение было ионным.
окислительно-восстановительная (редокс-) реакция (oxidation-reduction reaction, redox reaction): реакция, в которой меняется степень окисления одного или нескольких элементов исходных веществ.
окислитель (oxidizing agent, oxidant): вещество, вызывающее окисление другого вещества и при этом восстанавливающееся.
процентный выход (percent yield): мера эффективности реакции, выраженная в процентах от теоретического выхода.
осадок (precipitate): нерастворимый продукт, образующийся при реакции растворимых исходных веществ.
реакция осаждения (precipitation reaction): реакция, в которой образуется один или несколько нерастворимых продуктов; для ионных исходных веществ её иногда называют реакцией двойного обмена (метатезиса).
продукт (product): вещество, образующееся в результате химического или физического превращения; показывается справа от стрелки в химическом уравнении.
количественный анализ (quantitative analysis): определение количества или концентрации вещества в пробе.
исходное вещество (reactant): вещество, претерпевающее химическое или физическое превращение; показывается слева от стрелки в химическом уравнении.
восстановитель (reducing agent, reductant): вещество, вызывающее восстановление другого вещества и при этом окисляющееся.
восстановление (reduction): процесс, при котором степень окисления элемента понижается за счёт присоединения электронов.
соль (salt): ионное соединение, которое может быть получено реакцией кислоты с основанием и содержит катион и анион, отличный от гидроксид- или оксид-иона.
реакция замещения (одинарного замещения) (single-displacement reaction, replacement): окислительно-восстановительная реакция, в которой простое вещество окисляется ионной частицей.
растворимость (solubility): мера того, насколько вещество может растворяться в воде или ином растворителе.
растворимый (soluble): обладающий относительно высокой растворимостью; растворяющийся в значительной степени.
ион-зритель (spectator ion): ион, не претерпевающий химического или физического превращения в ходе реакции, но необходимый для соблюдения электронейтральности.
стехиометрический множитель (stoichiometric factor): отношение коэффициентов в уравнённом химическом уравнении, используемое в расчётах, связывающих количества исходных веществ и продуктов.
стехиометрия (stoichiometry): соотношения между количествами исходных веществ и продуктов химической реакции.
сильная кислота (strong acid): кислота, нацело реагирующая с водой при растворении с образованием ионов гидроксония.
сильное основание (strong base): основание, нацело реагирующее с водой при растворении с образованием гидроксид-ионов.
теоретический выход (theoretical yield): количество продукта, которое может быть получено из заданного количества исходного вещества (веществ) согласно стехиометрии реакции.
титрант (titrant): раствор с известной концентрацией вещества, реагирующего с аналитом в титриметрическом анализе.
титриметрический анализ (титрование) (titration analysis): метод количественного химического анализа, основанный на измерении объёма раствора, необходимого для полного взаимодействия с аналитом в пробе.
слабая кислота (weak acid): кислота, лишь в незначительной степени реагирующая с водой при растворении с образованием ионов гидроксония.
слабое основание (weak base): основание, лишь в незначительной степени реагирующее с водой при растворении с образованием гидроксид-ионов.

Ключевые уравнения¶

Процентный выход реакции:

\[ \text{процентный выход} = \left( \dfrac{\text{практический выход}}{\text{теоретический выход}} \right) \times 100\,\% \]

Стехиометрический множитель (молярное соотношение исходных веществ и продуктов) для уравнённой реакции вида \(a\,\text{A} + b\,\text{B} \rightarrow c\,\text{C} + d\,\text{D}\):

\[ \dfrac{n_{\text{B}}}{n_{\text{A}}} = \dfrac{b}{a}, \qquad \dfrac{n_{\text{C}}}{n_{\text{A}}} = \dfrac{c}{a} \]

Связь объёма и молярной концентрации титранта с количеством аналита (для титрования при стехиометрическом соотношении 1:1):

\[ M_{\text{т}} V_{\text{т}} = M_{\text{а}} V_{\text{а}} \]

В общем случае, для реакции титрования со стехиометрическим множителем «моль аналита/моль титранта»:

\[ n_{\text{а}} = M_{\text{т}} V_{\text{т}} \times \dfrac{\text{моль аналита}}{\text{моль титранта}} \]