równowagi w roztworach wodnych - home.umk.plkesy/chemia dla biologów/wyklad4_biotech.pdf ·...
TRANSCRIPT
Roacutewnowagi w roztworach wodnych
bull Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej ogoacutelniebull Roztwory rozpuszczalność rodzaje stężeń iloczyn
rozpuszczalnościbull Reakcje dysocjacjibull Stopień dysocjacjibull Prawo rozcieńczeń Ostwaldabull Autodysocjacja wodybull pH roztworoacutew
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
A + B = C + D
V1
V2
Szybkości reakcji v1 = k1cAcB v2 = k2cCcD
W stanie roacutewnowagi reakcji v1 = v2 czyli k1cAcB = k2cCcD
k1K
- stała roacutewnowagi reakcji
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)
Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury
albo inaczej
w konsekwencji
Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)
Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury
albo inaczej
w konsekwencji
Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
Oczywiście dla reakcji
Stała roacutewnowagi wynosi
gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcjia [X] ndash stężenie molowe reagenta
Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji
Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)
Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji
Roztwory
Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))
bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
A + B = C + D
V1
V2
Szybkości reakcji v1 = k1cAcB v2 = k2cCcD
W stanie roacutewnowagi reakcji v1 = v2 czyli k1cAcB = k2cCcD
k1K
- stała roacutewnowagi reakcji
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)
Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury
albo inaczej
w konsekwencji
Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)
Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury
albo inaczej
w konsekwencji
Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
Oczywiście dla reakcji
Stała roacutewnowagi wynosi
gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcjia [X] ndash stężenie molowe reagenta
Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji
Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)
Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji
Roztwory
Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))
bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)
Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury
albo inaczej
w konsekwencji
Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)
Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury
albo inaczej
w konsekwencji
Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
Oczywiście dla reakcji
Stała roacutewnowagi wynosi
gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcjia [X] ndash stężenie molowe reagenta
Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji
Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)
Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji
Roztwory
Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))
bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)
Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury
albo inaczej
w konsekwencji
Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
Oczywiście dla reakcji
Stała roacutewnowagi wynosi
gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcjia [X] ndash stężenie molowe reagenta
Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji
Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)
Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji
Roztwory
Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))
bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
Oczywiście dla reakcji
Stała roacutewnowagi wynosi
gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcjia [X] ndash stężenie molowe reagenta
Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji
Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)
Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji
Roztwory
Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))
bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej
ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)
Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji
Roztwory
Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))
bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory
Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))
bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory wodne
Roztwory wodnebullroztwory elektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona w postaci jonoacutewbullroztwory nieelektrolitoacutew ndash substancja rozpuszczona to cząsteczki elektrycznie
obojętne (związki organiczne tlenki i wodorki nie reagujące z wodą)
Proces rozpuszczaniaEtap I - proces endotermiczny (-CI)
- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami substancji rozpuszczanej- pokonanie sił spoacutejności między cząsteczkami rozpuszczalnika
Etap II - proces egzotermiczny (+CII)- solwatacja ndash przyłączanie polarnych cząsteczek rozpuszczalnika do jonoacutew lub
cząsteczek substancji rozpuszczonej- hydratacja ndash solwatacja w roztworach wodnych
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory wodne
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory wodne
Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą
Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2
Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego
Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej
Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory wodne - rozpuszczalność
Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]
Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej
[gmol]
Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]
ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst
rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej
[gwal]
XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B
Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory wodne
Własnościzjawiska związane z roztworami
1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Aktywność jonoacutew7 Stała dysocjacji elektrolitycznej8 Hydroliza9 Rozpuszczalność
Właściwości koligatywne
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Dysocjacja elektrolityczna
Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych
związki kowalencyjne związki jonowe
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwwwvmcorgpl
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji
W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami
Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu
Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)
bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze
SoacutelKwasZasada
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew
Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci
kadmu i cynku)
Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość
wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH
Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Dysocjacja elektrolityczna ndash aktywność jonoacutew
bull Mocne elektrolity są dobrymi przewodnikami prądubull Przepływ prądu związany jest z przepływem masy (jonoacutew)bull Elektrolity nazywane są przewodnikami elektryczności drugiego rodzajubull Przewodnictwo maleje ze wzrostem stężenia Wtedy α lt 100 i dochodzi
do oddziaływań elektrostatycznych między jonami roacuteżnoimiennymi
Aktywność jonoacutew - wyraża bdquoefektywnerdquo stężenie jonu np w przewodzeniu prądu
a = f middot C f ndash wspoacutełczynnik aktywnościC ndash stężenie roztworua ndash wyznaczane jest doświadczalnie na podstawie przewodnictwa
(a lt α f lt1) f=1 ndash dla roztworoacutew o nieskończenie wielkim rozcieńczeniu
Co to jest siła jonowa roztworu
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Stała dysocjacji elektrolitycznej
Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami
np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -
Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji
bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)
Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7
Etap II HCO3- harr H+ + CO3
2- K2 = 47middot10 -11
Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3
Elektrolity słabe K lt 10-4
Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2
Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)
H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8
H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2
HF K = 63 middot 10-4
HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12
Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9
AgOH K = 11 middot 10-4
NH3 (aq) K = 18 middot 10-5
Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4
Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12
Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda
Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny
Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-
niejszy elektrolit
HCN H+ + CN-
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalnościIloczyn rozpuszczalności określa się dla roztworoacutew nasyconych pozostających wroacutewnowadze z nadmiarem substancji rozpuszczanej Dla substancji słaborozpuszczalnej dysocjującej na jony ustala się roacutewnowaga
Stała dysocjacji
stężeni substancji w fazie stałejPonieważ
Stałą dysocjacji można zastąpić wyrażeniem
Iloczyn rozpuszczalności ndash iloczyn stężeń jonoacutew trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym Jest on miarą rozpuszczalności substancji w danej temperaturze
Iloczyn rozpuszczalności
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Rozpuszczalność i iloczyn rozpuszczalności
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Skala pH
Małe stężenia podaje się
jako ujemny logarytm
pX = ndashlog[X]
pH = ndashlog[H+]
Jeżeli X = H+ to
Dzięki roacutewnowadze
H2O H+ + OHminus
nawet w roztworze
zasadowym
( np 01M NaOH)
są jony H+ o stężeniu
[H+] = 10minus14 10minus1= 10minus13
czyli pH=13
Kw= [H+]middot[OHminus]=10minus14
Wykład 12 ndash ELEKTROLITY KWASY ZASADY I SOLE
pH wybranych substancji naturalnych
10 M NaOH
01 M NaOH
Woda wapienna Ca(OH)2
Amoniak NH3middotH2O
Soda Na2CO3
Boraks
Woda morska
Mleko krew
Deszcz
Kawa banany
Pomidory
Sok cytrynowy
Ocet Coca-cola
Sok żołądkowy
10 M HCl
[H+] [OHminus]pH
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Pytania kontrolne
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Jak obliczyć pH
bull Dla mocnych kwasoacutew
HClO4 H+ + ClO4-
HNO3 H+ + NO3-
HI H+ + I-
pH= - log cKw
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
bull Dla słabych kwasoacutew
CH3COOH CH3COO- + H+
Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na
stałą dysocjacji
Jak obliczyć pH
][
][
][
][][
2
3
3
Hc
HK
COOHCH
HCOOCHK
kw
a
a
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu
bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400
Jak obliczyć pH
kwa
aa
kwa
kwa
kw
a
cpKpH
KpK
cKpH
cKH
c
HK
log2
1
2
1
log
log
][
][
2
2
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
bull Dla kwasoacutew średniej mocy
bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)
Jak obliczyć pH
0][][
][
][
2
2
kwaa
kw
a
cKHKH
Hc
HK
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Przykłady obliczania pH roztworoacutew
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Jak zmierzyć pH
bull Wskaźniki ndash to słabe kwasyzasady ktoacutere przy
określonej wartości pH odszczepiająprzyłączają
jony wodorowe co powoduje zmianę ich
struktury a tym samym zmianę barwy
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Jak zmierzyć pH
bull Oranż metylowy
bull Fenoloftaleina
+OH-
+H+
Forma bezbarwna Forma malinowa
+H+
+OH-
Forma żoacutełta Forma czerwona
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Wskaźniki kwasowo - zasadowe
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Dysocjacja wody pH roztworoacutew
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika
Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda
Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie
Reakcje dysocjacji
Reakcje hydrolizy
Stałe reakcji hydrolizy
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
Niech
Jeśli
To
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
Czyli
i
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Hydroliza soli
Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji
dla soli słabego kwasu
dla soli słabej zasady
dla soli słabego kwasu i słabej zasady
pH soli hydrolizującej
Patrz np httpwwwkikamueduplfilesPDFhydroliza_solipdf
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory buforowe
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
Roztwory buforoweBufor octanowy CH3COOH - słaby kwas
CH3COONa - soacutel tego kwasu i mocnej zasady
CH3COONa harr CH3COO- + Na+
protonobiorca
CH3COOH harr CH3COO- + H+
protonodawca
pH roztworu nie ulega zmianom
reaguje z dodawanym kwasem
reaguje z dodawaną zasadą
CH3COO- + H+ harr CH3COOH
CH3COOH + OH - harr CH3COO- + H2O
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
pH roztworu buforowego
Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania
stała dysocjacji
Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu
Czyli zatem
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
pH roztworu buforowego
Analogicznie dla buforu zasadowego
Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
pH roztworu buforowego
Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH
1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)
dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+
więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli
zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania
analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch
httpwww2chemiaujedupl~makowskipch