12
2014-11-16 1 Równowagi w roztworach elektrolitów - Elektrolity - Dysocjacja wody i pH - Pojęcie kwasu i zasady - Dysocjacja kwasów i zasad - Hydroliza soli - Roztwory buforowe - Iloczyn rozpuszczalności - Aktywność elektrolitów - Solwatacja Solwatacja jonów W przypadku wodnych roztworów mówimy o hydratacji Rozpuszczanie wymagawystąpienie oddziaływań przyciągających między elementami struktury (np. cząsteczkami lub jonami) fazy stałej (kryształem) a rozpuszczalnikiem. Kryształ KCl Rozpuszczalnik H 2 O Kryształ naftalenu + - + - + - + - + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - + + K K K K Cl Cl Cl Cl O H H Dipol wody O H H O H H O H H + Kwasy i zasady Smak: kwaśny (kwas), „mydlany” (zasady) Rozpuszczanie metali: - litowce i wapniowce - nawet woda - Fe, Al. Pb, Zn, Sn, Co, Ni, Cd, Mn, Mg - kwasy - Al, Zn - zasady Zmiana barwy niektórych związków organicznych (lakmus, oranż) Pierwsza definicja „naukowa” Kwas – substancja odszczepiająca proton Zasada – substancja odszczepiająca grupę wodorotlenową (hydroksylową) HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - H 2 SO 4 H + + HSO 4 - NH 4 OH NH 4 + + OH - HSO 4 - H + + SO 4 2- Teoria Brönsteda (1923) HCl + H 2 O Cl - + H 3 O + kwas zasada kwas HSO 4 - + H 2 O SO 4 2- + H 3 O + kwas zasada zasada kwas Kwas – substancja zdolna do oddawania protonów Zasada – substancja zdolna do pobierania protonów HA H + + A - kwas zasada Sprzężone pary kwasowo - zasadowe Kwasem lub zasadą mogą być też jony! HSO 4 - + H 2 O H 2 SO 4 + HO - kwas kwas zasada zasada zasada Politechnika Łódzka, M. Główka

K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

  • Upload
    dotruc

  • View
    216

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

1

Równowagi w roztworach elektrolitów

- Elektrolity

- Dysocjacja wody i pH

- Pojęcie kwasu i zasady

- Dysocjacja kwasów i zasad

- Hydroliza soli

- Roztwory buforowe

- Iloczyn rozpuszczalności

- Aktywność elektrolitów

- Solwatacja

Solwatacja jonów

W przypadku wodnych roztworów mówimy o hydratacji

Rozpuszczanie wymaga wystąpienie oddziaływań przyciągających

między elementami struktury (np. cząsteczkami lub jonami) fazy stałej

(kryształem) a rozpuszczalnikiem.

Kryształ

KCl

Rozpuszczalnik

H

2

O

Kryształ

naftalenu

+

-

+

-

+

-

+

-

+

+

+

+

+

++

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

K

K

K

K

Cl

Cl

Cl

Cl

O

H

H

Dipol wody

O

HH

O

HH

O

HH

+

Kwasy i zasady

Smak: kwaśny (kwas), „mydlany” (zasady)

Rozpuszczanie metali:

- litowce i wapniowce - nawet woda

- Fe, Al. Pb, Zn, Sn, Co, Ni, Cd, Mn, Mg - kwasy

- Al, Zn - zasady

Zmiana barwy niektórych związków organicznych (lakmus, oranż)

Pierwsza definicja „naukowa”

Kwas – substancja odszczepiająca proton

Zasada – substancja odszczepiająca grupę wodorotlenową (hydroksylową)

HCl H

+

+ Cl

-

NaOH Na

+

+ OH

-

H

2

SO

4

H

+

+ HSO

4

-

NH

4

OH NH

4

+

+ OH

-

HSO

4

-

H

+

+ SO

4

2-

Teoria Brönsteda (1923)

HCl + H

2

O Cl

-

+ H

3

O

+

kwas zasada

kwas

HSO

4

-

+ H

2

O SO

4

2-

+ H

3

O

+

kwas zasada

zasada

kwas

Kwas – substancja zdolna do oddawania protonów

Zasada – substancja zdolna do pobierania protonów

HA H

+

+ A

-

kwas

zasada

Sprzężone pary kwasowo - zasadowe

Kwasem lub zasadą mogą być też jony!

HSO

4

-

+ H

2

O H

2

SO

4

+ HO

-

kwas kwas

zasada

zasada

zasada

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 2: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

2

Teoria Brönsteda (c.d.)

kwas

zasada kwas

kwas zasada

zasada

kwas

NH

4

+

+ H

2

O NH

3

+ H

3

O

+

zasada

NH

3

+ H

2

O NH

4

+

+ HO

-

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ HO

-

kwas/

zasada?

Kwas – substancja zdolna do oddawania protonów

Zasada – substancja zdolna do pobierania protonów

HA H

+

+ A

-

kwas

zasada

Sprzężone pary kwasowo - zasadowe

kwas/

zasada?

kwas zasada?

Kwasy Zasady

Cząsteczki obojętne

HF, HCl, HBr, HI,

HClO

4

, H

2

SO

4

, HNO

3

,

H

3

PO

4

, H

2

S, CH

3

COOH,

H

2

O

NH

3

, N

2

H

4

, NH

2

OH,

N(CH

3

)

3

, H

2

O

Kationy

H

3

O

+

, NH

4

+

,

[Cr(H

2

O)

6

]

+3

,

[Al(H

2

O)

6

]

+3

[Al(H

2

O)

5

OH]

2+

,

[Fe(H

2

O)

5

OH]

2+

Aniony

HSO

4

-

, H

2

PO

4

-

, HPO

4

2-

,

HS

-

F

-

, Cl

-

, Br

-

, I

-

, ClO

4

-

,

HSO

4

-

, SO

4

2-

, H

2

PO

4

-

,

PO

4

3-

, HPO

4

2-

, OH

-

, O

2-

A. Bielański „Chemia ogólna i nieorganiczna”

Kwasy i zasady cd.

zasada zasadakwaskwas

HF + 2HF H

2

F

+

+ HF

2

-

zasadakwas

H

2

SO

4

+ NH

3

(c) NH

4

+

+ HSO

4

-

zasada

kwas

zasadazasada

kwas

kwas

HCN + HF H

2

F

+

+ CN

-

kwasowość

NH

3

H

2

O HF

HCN

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ HO

-

zasadakwas

?

?

zasadakwas

HCN + HCN H

2

CN

+

+ CN

-

?

?

zasada

kwas

NH

3

+ NH

3

NH

4

+

+ NH

2

-

??

Co z rozpuszczalnikami aprotonowymi?

2H

2

O H

3

O

+

+ HO

-

SbF

5

+ BrF

3

BrF

2

+

+ SbF

6

-

AgF+ BrF

3

Ag

+

+ BrF

4

-

W tych reakcjach jon F

-

jest analogiem H

+

Definicja kwasu i zasady według Lewisa

Kwas – akceptor pary elektronowej

Zasada – donor pary elektronowej

BrF

3

+ BrF

3

BrF

2

+

+ BrF

4

-

HCl + H

2

O H

3

O

+

+ Cl

-

NH

3

+ H

2

O NH

4

+

+ HO

-

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 3: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

3

BF

3

+ NH

3

H

3

N – BF

3

x

x

kwas

zasada sól (?)

Definicja kwasu i zasady według Lewisa

Kwas – akceptor pary elektronowej

Zasada – donor pary elektronowej

HF BF

4

+ H

+

F

B

F

F

+

kwas

zasadazasadakwas

(Auto)dysocjacja wody

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ HO

-

(H

2

O H

+

+ HO

-

)

jon hydroniowy

2

2

3

OH

]HO[]OH[

'K

w 20° C [H

3

O

+

] = [HO

-

] 10

-7

14

3

2

2

10]][[]['

2

HOOHOHKK

OH

[H

+

][HO

-

] – iloczyn jonowy wody (K

w

, I

w

)

H

3

O

+

; 2H

2

O+H

+

= H

5

O

2

+

; H

7

O

3

+

; H

9

O

4

+

; H

11

O

5

+

- log [H

+

] – wykładnik stężenia jonów wodorowych pH

[H

+

] = 10

-pH

pH = - log

10

[H

+

]

[H

3

O

+

] ( pisane jako stężenie [H

+

]) > [HO

-

] - odczyn kwaśny

-log

10

[H

3

O

+

] = pH [H

3

O

+

] = 10

(-pH)

W czystej wodzie [H

+

] = [HO

-

] = 10

-7

, pH=7

-log

10

[HO

-

] = pOH

pH + pOH = 14 (20° C)

pH = -log[H

+

]

Przykłady:

0,01 molowy roztwór mocnego kwasu HCl (c= 10

-2

)

pH = -log

10

10

-2

= -2(-log

10

10) = 2·log

10

10 = 2·1 = 2

[H

+

] = 10

-2

- Stężenie jonów wodorowych dla roztworu o pH = 9

[H

+

] = 10

-pH

[H

+

] = 10

-9

(odczyn zasadowy)

pH = -log

10

[H

+

]

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 4: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

4

Dysocjacja kwasów i zasad (słabych elektrolitów)

CH

3

COOH (HCH

3

COO) H

+

+ CH

3

COO

-

dla roztworu charakterystyczne jest stężenie i stopień dysocjaji

]COOHCH[

]COOCH][H[

K

3

3

dys

c – c·

c(1- )

c c

1

c

)1(c

cc

K

2

dys

(wzór Ostwalda)

Dla elektrolitów b. słabych «1, 1- 1

K

dys

= c

2

c

K

dys

=

pK = -log

10

K

1/c

rozcieńczenie

1,0

0,0

Dysocjacja kwasów wielozasadowych

H

2

PO

4

-

+ H

2

O H

3

O

+

+ HPO

4

2 -

K

2

=6,2·10

-9

pK = 8,2

HPO

4

2-

+ H

2

O H

3

O

+

+ PO

4

3-

K

3

=2,2·10

-13

pK = 12,7

H

3

PO

4

+ H

2

O H

3

O

+

+ H

2

PO

4

-

K

1

=7,5·10

-3

pK = 2,12

Stałe dysocjacji kwasów beztlenowych

w roztworach wodnych

Kwas K

dys

pK

HF 6,3·10

-4

3,2

HCl 1·10

7

-7,0

HBr 3·10

9

-9,5

HI 1·10

10

-10,0

(H

2

O) 1,0·10

-14

14,0

H

2

S 9,1·10

-8

7,0

H

2

Se 2,0·10

-4

3,7

H

2

Te 2,5·10

-3

2,6

Od czego zależy moc kwasu (beztlenowego)?

- różnica elektroujemności (jonowy charakter wiązania)

- wielkość anionu

2

21

r

qq

E

Kwas K pK

HF 6,3·10

-4

3,2

HCl 1·10

7

-7,0

HBr 3·10

9

-9,5

HI 1·10

10

-10,0

(H

2

O) 1,0·10

-14

14,0

H

2

S 9,1·10

-8

7,04

H

2

Se 2,0·10

-4

3,7

H

2

Te 2,5·10

-3

2,6

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 5: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

5

Moc oksykwasów (kwasów tlenowych)

])([

nmnmn

OHROROH

R- atom centralny łączący się bezpośrednio z tlenem

np.

])OH(POH[POH

])OH(SO[SOH

])OH(PO[POH

11223

2242

3143

nm

)OH(RO

m = 0 kwasy bardzo słabe K

m = 1 kwasy umiarkowanie słabe K

10

333

108,5])OH(B[BOH

8

1

102,3])OH(Cl[HClO

2

2

100,1)]OH(ClO[HClO

2

232

102,1])OH(SO[SOH

2

343

105,0])OH(AsO[AsOH

m = 2 kwasy umiarkowanie mocne K

m = 3 kwasy bardzo silne K

3

23

10)]OH(ClO[HClO

3

2242

10])OH(SO[SOH

8

34

10)]OH(ClO[HClO

8

34

10)]OH(MnO[HMnO

nm

)OH(RO

Względna moc niektórych kwasów i zasad

A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej”

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 6: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

6

Moc kwasu Lewisa zależy nie tylko od jego właściwości ale też od

właściwości zasady, z którą reaguje

(Analogiczniemoc zasady Lewisa)

Twarde i miękkie kwasy i zasady

Twarde kwasy i twarde zasady charakteryzują się małą

polaryzowalnością i małymi rozmiarami atomów stanowiących w

cząsteczce kwasu akceptory pary elektronowej, a w cząsteczce

zasady stanowiących donory pary elektronowej

Twarde kwasy na ogół trudno się redukują, a twarde zasady trudno

się utleniają

Miękkie kwasy i zasady charakteryzują się dużą polaryzowalnością

i dużymi rozmiaramiatomów akceptorowychi donorowych

Miękkiekwasy łatwo się redukują a miękkiezasady utleniają

Twarde i miękkie kwasy i zasady

A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej”

Twarde i miękkie kwasy i zasady

462

2BH2HHB

Zastosowanie pojęcia twardych i miękkichkwasów i zasad pozwala

przewidzieć kierunek niektórych reakcji, np.

BF

3

(twardy kwas) będzie raczej reagował z twardą zasadą (F

-

) niż z

miękką(H

-

) a miękkikwas (B

2

H

6

) z miękką (H

-

) niż z twardą (F

-

)

zasadą

4433

BHBFF:BFH:BF

_

M M T T T M M T

IAgOHNaOHAgINa

Wodorotlenki amfoteryczne

H – O – Al

O - H

O - H

Al (OH)

3

czy H

3

AlO

3

???

1,5 3,5

Al O 2,1

H

pH<7 pH>7

Podobnie Zn(OH)

2

i Cr(OH)

3

H – O –

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 7: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

7

Al(OH)

3

+ 3H

+

3H

2

O + Al

3+

kwas

zasadazasada

zasadazasada

zasadazasada

kwas

kwaskwas

kwaskwas

H

3

AlO

3

+ 3HO

-

3H

2

O + AlO

3

3-

H

3

AlO

3

+ HO

-

2H

2

O + AlO

2

-

2Al + 6H

+

2Al

3+

+ 3H

2

(2Al + 6HCl = 2AlCl

3

+ 3H

2

)

2Al + 6HO

-

2AlO

3

3-

+ 3H

2

(2Al + 6NaOH = 2Na

3

AlO

3

+ 3H

2

)

Wodorotlenki amfoteryczne

Hydroliza soli

Solwoliza – proces rozkładu następujący w roztworze pod

wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza – proces rozkładu następujący w roztworze pod

wpływem rozpuszczalnika, gdy tym

rozpuszczalnikiem jest woda.

Hydrolizie ulegają sole słabych kwasów i słabych zasad.

(Wystarczy jeden z tych warunków).

(Na

+

Cl

-

)

s

Na

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

Cl

-

-

-

-

-

-

+

-

+

+

+

+

+

mocny elektrolit

nie istnieją cząsteczki NaCl

- -

(NaNO

2

)

s

+ H

2

O Na

+

+ HO

-

+HNO

2

HNO

2

+ H

2

O

(Na

+

)

s

Na

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

+

2

NO

2

NO

-

2H

2

O H

3

O

+

+ HO

-

H

3

O

+

+ NO

2

-

Redysocjacja

słabego kwasu

Skutek: odczyn zasadowy roztworu

Hydroliza

-

-

+

+

-

+

+

+

-

Cl

-

-

-

-

-

-

+

-

+

+

+

-

( Cl

-

)

s

+

4

NH

NH

4

+

2H

2

O H

3

O

+

+ HO

-

HO

-

+ NH

4

+

NH

4

OH (redysocjacja słabej zasady)

(NH

4

Cl)

s

+ H

2

O NH

4

OH + H

+

+ Cl

-

Hydroliza

(NH

4

+

+ NO

2

-

)

s

+ H

2

O NH

4

OH + HNO

2

Hydroliza

+

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 8: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

8

Stała hydrolizy (stała równowagi reakcji hydrolizy)

Sól słabego kwasui mocnej zasady

(Na

+

NO

2

-

)

s

+ H

2

O Na

+

+ HO

-

+ HNO

2

NO

2

-

+ H

2

O HNO

2

+ HO

-

Właściwa reakcja hydrolizy

]OH[]NO[

]HO[]HNO[

K

22

2

'

h

]NO[

]HO][HNO[

K]OH[K

2

2

h2

'

h

O

2

H

1

dys

K

)K(

2

2

h

]HO[]H[

]H][NO[

]HNO[

]H[

]H[

K

dysOHh

dys

OH

h

pKpKpK

K

K

K

2

2

Im słabszy kwas (większe pK

dys

) w soli z mocna zasadą, tym większy

stopień hydrolizy i tym bardziej zasadowe środowisko

Np. (NH

4

)

2

S hydrolizuje w 99%

Sól słabej zasady i mocnego kwasu

(NH

4

+

Cl

-

) + H

2

O NH

4

OH + H

+

+ Cl

-

NH

4

+

+ H

2

O NH

4

OH + H

+

Właściwa reakcja hydrolizy

H

2

O HO

-

+ H

+

Obie reakcje są ze sobą sprzężone poprzez

wspólny jon H

+

(H

3

0

+

) i cząsteczkę H

2

O

]OH[]NH[

]H[]OHNH[

K

24

4

'

h

][

]][[

]][[

]][[

][

4

4

2

24

4

2

'

NH

HOHNH

KOH

OHNH

HOHNH

OHK

hh

OH

dys

K

h

HOH

HONH

OHNH

HO

HO

NH

HOHNH

K

K

2

1

][][

]][[

][

][

][

][

]][[

)(

4

4

4

4

dysOHh

dys

OH

h

pKpKpK

K

K

K

2

2

Im słabsza zasada (większe pK

dys

), z której powstała sól, tym

większystopień hydrolizy i bardziej kwaśne środowisko.

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 9: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

9

Sól słabego kwasu i słabej zasady

np. NH

4

NO

2

NH

4

+

+ NO

2

-

+ H

2

O NH

4

OH + HNO

2

Odczyn roztworu wodnego takiej soli zależy od tego, który komponent

(kwas czy zasada), z których powstała sól, jest mocniejszym elektrolitem.

Bufory

Buforami nazywamy roztwory zdolne do utrzymywania stałego pH

mimo dodatku do nich kwasu lub zasady

CH

3

COOH CH

3

COO

-

+ H

+

H

2

O HO

-

+ H

+

]COOHCH[

]COOCH][H[

K

3

3

dys

]OH[

]H][HO[

K

2

OH

2

Po dodaniu mocnego kwasu cofa się dysocjacja wody i kwasu

Po dodaniu mocnej zasady wiązane są jony HO

-

,

więc wzrasta dysocjacja wody i kwasu

Wniosek: słabe kwasy i słabe zasady (słabe elektrolity) są buforami

o małej zdolności buforującej

Co się dzieje podczas ich rozcieńczania ?

Prawo rozcieńczeń Oswalda

Wniosek: stopień dysocjacji zmienia się ze stężeniem

a więc i zdolność buforująca zależy od stężenia

CH

3

COOH CH

3

COO

-

+ H

+

c – cα cα cα

2

22

3

3

dys

c

c

c

α1(c

αcαc

]COOHCH[

]H][COOCH[

K

)

c

K

Bufory:

a) mieszaniny soli mocnych zasad i słabych kwasów

z tymi kwasami

b) mieszaniny soli mocnych kwasów i słabych zasad

z tymi zasadami

c) mieszaniny różnych soli kwasów wielozasadowych

np. HNO

2

+ NaNO

2

HNO

2

H

+

+ NO

2

-

(HNO

2

+ H

2

O H

3

O

+

+ NO

2

-

)

H

2

O H

+

+ HO

-

(H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ HO

-

)

]HNO[

]NO][H[

K

2

2

kw

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 10: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

10

Stężenie [NO

2

-

] jest praktycznie równe stężeniu soli NaNO

2

(mocnego elektrolitu) C

soli

]HNO[

]NO][H[

K

2

2

kw

Stężenie [HNO

2

] jest praktycznie równe C

kw

soli

kwkw

kw

soli

kw

c

cK

]H[

c

c]H[

K

soli

kw

kw

c

c

pKpH log

Wnioski: 1. Nie ma zmiany pH przy rozcieńczaniu lub zatężaniu

2. Można regulować pH zmieniając stosunek stężeń kwasu i soli

3. Zdolność buforująca dla silnych kwasów i zasad zależy od

stężeń kwasów i soli użytych do sporządzenia buforu

Bufor, np. NH

4

OH + NH

4

Cl

]H[

]H[

c

]HO[c

]OHNH[

]HO][NH[

K

zas

soli

4

4

zas

][][

][][

2

Hc

Ic

Hc

HOHc

zas

OHsoli

zas

soli

zaszas

soliOH

CK

CI

]H[

2

np. Bufor fosforanowy NaH

2

PO

4

+ Na

2

HPO

4

H

2

PO

4

-

+ H

2

O H

3

PO

4

+ HO

-

H

2

PO

4

-

+ H

2

O HPO

4

2-

+ H

3

O

+

HPO

4

2-

+ H

2

O PO

4

3-

+ H

3

O

+

H

2

O + H

2

O HO

-

+ H

3

O

+

Bufory stosujemy np. w sporządzaniu leków płynnych (do wstrzyknięć).

Iloczyn rozpuszczalności

(AB)

s

(A

+

)

r

+ (B

-

)

r

]AB[

]B][A[

K

(stężenie wyrażane w ułamkach molowych)

[AB] = 1 w roztworze nasyconym mocnego (trudno

rozpuszczalnego) elektrolitu

I

AB

= [A

+

][B

-

] (L

AB

)

1 - roztwór jest nasycony (istnieje w równowadze z fazą stałą)

2 – nie ma w roztworze cząsteczekAB (mocny elektrolit)

3 – małe stężenie jonów A

+

i B

-

(trudno rozpuszczalny związek)

Kiedy iloczyn rozpuszczalności jest wielkością stałą ?

Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 11: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

11

I

AgCl

= 1,6 ·10

-10

I

PbCl

2

= 1,6 ·10

-5

18

ClHg

103,1I

22

I

CuS

= 10

-38

I

CdS

= 10

-28

I

ZnS

= 10

-24

H

2

S H

+

+ HS

-

2H

+

+ S

2-

(ZnS)

s

Zn

2+

+ S

2-

Elektroda kalomelowa

(Hg

2

Cl

2

)

s

Hg

2

2+

+ 2Cl

-

(Hg)

s

Hg

2

2+

+ 2ē

www.dami.pl

Aktywność elektrolitów

pH = -log

10

[H

+

] [H

+

] = 10

-pH

0,001 m HCl [H

+

] = 10

-3

pH = 3

0,1 m HCl [H

+

] = 10

-1

pH = 1

1 m HCl [H

+

] = 1 = 10

0

pH = 0

10 m HCl [H

+

] = 10 = 10

1

pH = -1

iii

H

10

fca

]a[logpH

Współczynnik

aktywności

Tylko dla roztworów rozcieńczonych ca

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,5 1 1,5 2

c [mol/litr]

pH

Moc jonowa roztworu

)Zc(

2

1

M

2

i

n

1i

i

np. 2 m roztwór BaCl

2

)1422(

2

1

)(

2

1

22

22

22

ClClBaBa

ZcZcM

6)48(

2

1

......62log

2

2

22

AMZAf

BaBa

Pytania egzaminacyjne

1. Jakie konsekwencje dla właściwości roztworu ma zjawisko

dysocjacji elektrolitycznej?

2. Od czego zależy stopień dysocjacjidanej substancji w danym

rozpuszczalniku?

3. Od czego zależy moc elektrolitu?

4. Jakie wartości może przyjmować i od czego zależy

współczynnik van’t Hoffa?

5. Definicje kwasów i zasad. Czy ta sama substancja (czy tylko

typu molekularnego) albo jon może być zarówno kwasem jak i

zasadą?

6. Na czym polega różnica pomiędzy definicjami kwasów i zasad

według Brönsteda i Lewisa?

7. Jakiego typu substancje mogą być zarówno kwasami jak i

zasadami?

8. Z czego wynika stałość iloczynu jonowego wody?Politechnika Łódzka, M. Główka

Page 12: K O Cl H K Cl K Cl K Politechnika Łódzka, M. Główka Cl · A. Bielański „Podstawy chemii nieorganicznej” Twarde i miękkie kwasy i zasady B2H6 2H 2BH4 Zastosowanie pojęciatwardychi

2014-11-16

12

9. Co charakteryzuje pH i jak pH zależy od budowy związku?

10. Dlaczego zmierzone pH może znacznie różnić się od

obliczonego? Które z nich może być większe?

11. Wyjaśnij związek pomiędzy stałą a stopniem dysocjacji

słabego elektrolitu (wzór Ostwalda).

12. Dlaczego kolejne stopnie dysocjacjinp. H2S są coraz

mniejsze?

13. Od czego zależy moc kwasówbeztlenowych typu H-X?

14. Od czego zależy moc kwasów tlenowycho ogólnym wzorze

R[O

m

(OH)

n

]?

15. Od czego zależy twardość (i miękkość) kwasów i zasad Lewisa

i jakie to ma konsekwencje dla ich właściwości chemicznych?

16. W jakich przypadkach wodorotlenki wykazują właściwości

amfoteryczne?

17. Na czym polega hydroliza i jakie związki ulegają takim

reakcjom?

18. Jakiego typu mieszaniny (w roztworze wodnym) mają

zdolność buforowania zmian pH i od czego zależy ilość

neutralizowanego kwasu lub zasady?

19. Z czego wynika stałość iloczynu rozpuszczalności?

20. Jak wykorzystano iloczyn rozpuszczalności do utrzymania

względnie stałego potencjału w elektrodach wzorcowych?

21. Wyjaśnić na podstawie równania równowagi hydrolizy

NH

4

NO

2

, NaNO

2

lub NH

4

Cl jak zmiana pH (po dodaniu kwasu

lub zasady) wpływa na stopień hydrolizy soli.

22. Dlaczego aktywność jonów maleje ze wzrostemmocy jonowej

roztworu?

Politechnika Łódzka, M. Główka