Диаграмма РИС

Таблица ICE , блок RICE или диаграмма RICE — это табличная система отслеживания изменения концентраций в равновесной реакции . ICE означает начальное, изменение, равновесие . Он используется в химии для отслеживания изменений количества веществ реагентов, а также для организации набора условий, которые нужно решить. ^[1] Некоторые источники ссылаются на таблицу RICE (или коробку, или диаграмму), где добавленная буква R обозначает реакцию, к которой относится таблица. ^[2] Другие называют это просто концентрационной таблицей (для кислотно-щелочного равновесия). ^[3]

Пример

Для иллюстрации процессов рассмотрим случай растворения слабой кислоты ГК в воде. pH можно рассчитать с помощью таблицы ICE. Обратите внимание, что в этом примере мы предполагаем, что кислота не очень слабая и что ее концентрация не очень разбавлена, так что концентрация [OH ⁻]-ионами можно пренебречь. Это эквивалентно предположению, что конечный pH будет ниже примерно 6 или около того. см . в расчетах pH Более подробную информацию .

Сначала запишите выражение равновесия. ${\ce {HA<=>{A^{-}}+{H+}}}$ Столбцы таблицы соответствуют трем видам в равновесии.

(Р)	[ХА]	[А ⁻]	[ЧАС ⁺]
я	С _а	0	0
С	− х	+ х	+ х
И	С _а - х	х	х

В первой строке показана реакция, которую некоторые авторы обозначают буквой R, а некоторые оставляют пустой.

Второй ряд, обозначенный I, имеет начальные условия: номинальная концентрация кислоты равна C _a, и она изначально недиссоциирована, поэтому концентрации A ⁻ и Х ⁺ равны нулю.

Третья строка, обозначенная C, указывает изменение, происходящее во время реакции. При диссоциации кислоты ее концентрация изменяется на величину ⁠ $-x$ ⁠ , а концентрации A ⁻ и Х ⁺ оба изменяются на величину ⁠ $+x$ ⁠ . Это следует из рассмотрения баланса масс (общее число каждого атома/молекулы должно оставаться неизменным) и баланса зарядов (сумма электрических зарядов до и после реакции должна быть равна нулю).

Обратите внимание, что коэффициенты перед « x » соответствуют мольным отношениям реагентов к продукту. Например, если бы в уравнении реакции было 2 H ⁺ ионов в продукте, то «изменение» для этой ячейки будет «2 x »

Четвертая строка, обозначенная E, представляет собой сумму первых двух строк и показывает конечные концентрации каждого вида при равновесии.

Из таблицы видно, что в состоянии равновесия [H ⁺] = Икс .

Чтобы найти x , константу диссоциации кислоты (то есть константу равновесия кислотно-основной диссоциации необходимо указать ).

$K_{\text{a}}={\frac {{\ce {[H^+][A^-]}}}{{\ce {[HA]}}}}$

Замените концентрации значениями, найденными в последней строке таблицы ICE.

$K_{\text{a}}={\frac {x^{2}}{C_{a}-x}}$

$x^{2}+K_{\text{a}}x-K_{\text{a}}C_{a}=0$

Имея конкретные значения C _a и K _a, это квадратное уравнение можно решить относительно x . Предполагая ^[4] что pH = -log ₁₀ [H ⁺] pH можно рассчитать как pH = −log ₁₀ x .

Если степень диссоциации весьма мала, C _a ≫ x и выражение упрощается до $K_{\text{a}}={\frac {x^{2}}{C_{a}}}$ и pH = ⁠ 1 / 2 ⁠ (п K _а - журнал C _а ). Это приблизительное выражение подходит для значений pKa превышающих _, примерно 2, и достаточно высоких концентраций.

Ссылки

^ Петруччи, Ральф Х.; Харвуд, Уильям С.; Херринг, Ф. Джеффри (2002). Общая химия (8-е изд.). Прентис Холл. стр. 648–653. ISBN 0-13-014329-4 . Мы введем табличную систему для отслеживания изменения концентрации реагентов и продуктов, которую некоторые называют таблицей ICE.
^ «Таблицы RICE (таблицы ICE) и учебное пособие по расчетам констант равновесия» . AUS-e-TUTE: Ресурсы для преподавания и обучения химии . AUS-e-tute (Австралия) . Проверено 9 апреля 2021 г. Таблицы RICE также известны как таблицы ICE, блоки ICE, блоки RICE, диаграммы ICE или диаграммы RICE.
^ Эббинг, Даррелл; Гаммон, Стивен (2016). Общая химия (11 изд.). Cengage Обучение. стр. 569–601. ISBN 978-1305580343 .
^ Строго говоря, pH равен −log ₁₀ {H ⁺} где {H ⁺} – активность иона водорода. В разбавленном растворе концентрация практически равна активности.

[1] Петруччи, Ральф Х.; Харвуд, Уильям С.; Херринг, Ф. Джеффри (2002). Общая химия (8-е изд.). Прентис Холл. стр. 648–653. ISBN 0-13-014329-4 . Мы введем табличную систему для отслеживания изменения концентрации реагентов и продуктов, которую некоторые называют таблицей ICE.

[2] «Таблицы RICE (таблицы ICE) и учебное пособие по расчетам констант равновесия» . AUS-e-TUTE: Ресурсы для преподавания и обучения химии . AUS-e-tute (Австралия) . Проверено 9 апреля 2021 г. Таблицы RICE также известны как таблицы ICE, блоки ICE, блоки RICE, диаграммы ICE или диаграммы RICE.

[3] Эббинг, Даррелл; Гаммон, Стивен (2016). Общая химия (11 изд.). Cengage Обучение. стр. 569–601. ISBN 978-1305580343 .

[4] Строго говоря, pH равен −log ₁₀ {H ⁺} где {H ⁺} – активность иона водорода. В разбавленном растворе концентрация практически равна активности.

[1]

[2]

[3]

[4]