Hape-alus tasakaal Ivo - tera.chem.ut. ivo/ak1/ylesanded/Hape-alus_tasakaal.pdfآ  Soolade hأ¼drolأ¼أ¼s

Embed Size (px)

Text of Hape-alus tasakaal Ivo - tera.chem.ut. ivo/ak1/ylesanded/Hape-alus_tasakaal.pdfآ  Soolade...

  • HAPE-ALUS TASAKAAL

    Teema nr 2

  • Tugevad happed ◦ Tugevad happed on lahuses täielikult dissotiseerunud

    ◦ H+ sisaldus lahuses on võrdne happe analüütilise kontsentratsiooniga

    ◦ Nt HNO3 HCl H2SO4 (esimeses astmes) ◦ pKa väärtused on negatiivsed

  • Nõrgad happed ◦ Happed, mis dissotsieeruvad lahuses osaliselt ◦ Nt CH3COOH, fenool ja paljud teised

    ◦ Nt äädikhappe lahuses on nii äädikhappe molekulid kui ka atsetaatioonid ◦ Fenooli lahuses on nii fenooli molekulid kui ka fenolaatioonid jne

    ◦ pKa väärtused 0 - ….   HCOOCHCOOHCH 33

    Happega konjugeeritud alusHape

  • pKa ja pKb ◦ Äädikhappe dissotsiatsiooni kirjeldab dissotsatsioonikonstant:

    ◦ Atsetaatiooni, kui aluse, reaktsioonile veega

    vastab konstant:

      HCOOCHCOOHCH 33

        COOHCH

    COOCHHKa 3

    3 

      OHCOOHCHOHCOOCH 323

        

     COOCH

    OHCOOHCHKb 3

    3

    a sõnast acid (ing k)

    b sõnast base (ing k)

  • Analüütiline ja tasakaaluline kontsantratsioon ◦ Mingi aine analüütiline kontsentratsioon lahuses näitab, milline kogus seda ainet on

    lahusele lisatud või muul moel sinna jõudnud) ◦ Aga aine ei pruugi seal olla sellel kujul, nagu ta lisati ◦ Tähitsame tähega „c“

    ◦ Mingi osakese tasakaaluline kontsentratsioon lahuses väljendab selle konkreetse osakese sisaldust selles lahuses ◦ Tähistame [osake]

    ◦ Näide: ◦ Lisades veele CH3COOH ta osaliselt jääb CH3COOH kujule ja osaliselt ioniseerub andes

    CH3COO–

    ◦ c(CH3COOH) = [CH3COOH] + [CH3COO-]

  • pH

    ◦ Tugevate hapete puhul

    ◦ On kasutuses ka mõiste

    ◦ Vesikeskkonnas

    ◦ NB! Selles kursuses me tegeleme lahjade lahustega ning eeldame, et γ≈1

      HpH log

              HClcHpH

    HClHClc loglog 

     

    

      autopKlahustipOHpH

    OHpOH _

    log 

     

    14 pOHpH

  • Nõrga happe lahuse pH ◦ Vaatleme äädikhappe näitel

    ◦ Kuna x mol äädikhappe dissotsiatsioonil tekib x mol atsetaati ja x mol prootoneid, siis: (1)

    ◦ Äädikhappe analüütilise kontsentratsiooni saab siduda tasakaaluliste kontsentratsioonidega

    ◦ Asendades (1) ja (2) dissotsiatsioonikonstandi avaldisse:

    ◦ Jääb ruutvõrrandi lahendamine

        COOHCH

    COOCHHK

    HCOOCHCOOHCH

    a 3

    3

    33 

    

         HCOOCH 3

                   

    

    

    

    HCOOHCHcCOOHCH

    COOHCHHCOOHCHCOOCHCOOHCHc

    33

    3333

        

          

          23 33

    3

    

    

    

     

    HHCOOHCHcK

    HCOOHCHc HH

    COOHCH COOCHHK

    a

    a

    (2)

  • Nõrga aluse lahuse pH ◦ Vaatleme ammoniaagi näitel

    ◦ Kuna x mol ammoniaaki reageerib veega tekib x mol ammoonium ioone ja x mol hüdroksiidioone, siis:

    ◦ Äädikhappe analüütilise kontsentratsiooni saab siduda tasakaaluliste kontsentratsioonidega

    ◦ Asendades (1) ja (2) dissotsiatsioonikonstandi avaldisse:

        3 4

    423

    NH OHNHK

    OHNHOHNH

    b

    

    

    

                   

    

    

    

    OHNHcNH

    OHNHNHNHNHc

    33

    3433

        

          

             pOHpHpOHOH

    OHOHNHcK

    OHNHc OHOH

    NH OHNHK

    b

    b

    

    

     

    

    

    14......

    2 3

    33

    4

         OHNH 4

  • Keskkonna dissotsiatsioon ◦ Vesi on protoonne solvent, seega võivad ka tema autoprotolüüsist tekivad prootonid

    mõjutada lahuses olevat prootonite üldhulka

    ◦ Vee autoprotolüüsi pole tarvis arvestada kui

    ◦ Seejuures kummagi prootonite „allika“ suurusjärku on võimalik hinnata:

     OHHOH 2

        üüsistautoprotolveeioonistdissotsatshappe HH __  

          2/1_

    2/1 _

    wüüsistautoprotolvee

    ahapeioonistdissotsatshappe

    KH

    KcH

     

  • Soolade hüdrolüüs ◦ Naatrium atsetaat dissotseerub täielikult ning atsetaatioonid hüdrolüüsuvad osaliselt:

    ◦ Hüdrolüüsil tekkiva äädikhappe ja hürdroksiidioonide hulk on võrdne

    ◦ Tehes vastavad asendused Kb valemisse saame:

    ◦ Jääb lahendada ruutvõrrand

      OHCOOHCHOHCOOCH 323

       COOHCHCOOCHcsool 33  

        OHCOOHCH 3

        

     COOCH

    OHCOOHCH Kb

    3

    3

        

        

     

    OHc OH

    COOCH OHCOOHCH

    K sool

    b

    2

    3

    3

  • Dissotsatsiooniaste ◦ Ühealuselise happe HA jaoks:

    ◦ Kahealuselise happe H2A jaoks:

           

    

     

    AHA A

    c A

    HA

             

             

    

    

    

     

     

    2 2

    22

    2

    2 2

    1

    2

    2

    AHAAH A

    c A

    AHAAH HA

    c HA

    AH

    AH

  • Arvuliselt saame leida

                 

             

         

             

         2

    211

    2 21

    2 2

    22

    2

    2 211

    1

    2 2

    1

    2 211

    2 2

    22 0

    1

    1

    1

    1

    2

    2

    2

    

    

    

    

    

    

    

    

     

     

     

     

     

     

    H KK

    H K

    H KK

    AHAAH A

    c A

    H KK

    H K

    H K

    AHAAH HA

    c HA

    H KK

    H KAHAAH

    AH c

    AH

    AH

    AH

    AH

  • Puhverlahused ◦ Lahused, mille on võime pH-d säilitada hapete-aluste lisamisel

    ◦ Nõrga happe ja tema soola lahus ◦ Nõrga aluse ja tema soola lahus

    ◦ Puhverdusala on pH vahemikus: pKa±1

  • Näiteks ◦ Oletame, et meil on atsetaatpuhver:

    ◦ Lahuses on CH3COOH ja CH3COO-

    ◦ Happe lisamisel:

    ◦ Aluse lisamisel:

    COOHCHHCOOCH 33  

    OHCOOCHOHCOOHCH 233  

  • Puhverlahuse pH arvutamine ◦ Lähtume dissotsatsioonikonstandi avaldisest:

    ◦ Miinuslogaritmimisel saame:

    ◦ Viimast nimetatakse puhvarlahuse valemiks

        COOHCH

    COOCHH Ka

    3

    3 

        

    hape

    sool a

    hape

    sool a

    a

    c c

    pKpH

    c c

    pHpK

    COOHCH COOCH

    HK

    log

    log

    logloglog 3

    3

    

    

     