KVANTITATIVNA HEMIJSKA ANALIZA

KONCENTRACIJA RASTVORA: molarna, formalna ili analitička, udeli...

AKTIVNOST JONA

STEPEN DISOCIJACIJE

KONSTANTE RAVNOTEŽE: stehiometrijska, termodinamička, uslovna

RASPODELA JONA U HOMOGENIM I HETEROGENIM SISTEMIMA:

zavisnost od pH (acido-bazni sistemi)

Izvesti izraz za izračunavanje udela koncentracije CO32-

-jona, (CO32-

), u rastvoru H2CO3 u

kome je od uticaja kiselost rastvora.

Podaci: K1(H2CO3)= 4,410-7

; K2(HCO3-)=4,810

-11

Rešenje:

U vodenom rastvoru H2CO3 dolazi do sukcesivnih ravnotežnih reakcija:

H2CO3(aq) + H2O ⇌ H3O+(aq) + HCO3

-(aq)

+ H2O(aq) ⇌ H3O+(aq) + CO3

2-(aq)

Analitička koncentracija, CKarbonata, može se izraziti kao zbir svih oblika ugljene kiseline, u

molekulsko i jonskom obliku:

CKarbonata= [H2CO3] + [HCO3-] + [CO3

2-]

Udeo CO32-

-jona, (CO32-

) ili 2, se može izračunati kao:

(CO32-

) = Karbonata

2

3 ]CO[

C

Koncentracije pojedinih oblika ugljene kiseline mogu se izračunati ako se izraze preko

poznatih konstanti disocijacije, K1 i K2, a u funkciji koncentracije H3O+-jona.

H2CO3(aq) + H2O ⇄ H3O+(aq) + HCO3

-(aq) K1= K1(H2CO3) = ]COH[

]HCO][OH[

32

33

HCO3-(aq) + H2O ⇄ H3O

+(aq) + CO32-(aq) K2 = K2HCO3

-) = ]HCO[

]CO][OH[

3

233

Budući da se traži (CO32-

), koncentracije svih drugih oblika treba izraziti preko

koncentracije upravo ovih CO32-

-jona.

Iz vrednosti konstante, K2 =]HCO[

]CO][OH[

3

233

sledi: [HCO3-] =

2

233 ]CO][OH[

K

.

Iz vrednosti konstante, K1=]COH[

]HCO][OH[

32

33

sledi: [H2CO3] =1

33 ]HCO][OH[

K

,

odnosno zamenom za [HCO3-] iz prethodne jednačine sledi: [H2CO3]=

21

2

32

3 ][CO]O[H

KK

.

Zamenom ovih vrednosti u izraz za analitičku koncentraciju, CKarbonata, koja predstavlja

zbir svih oblika, svih vrsta ugljene kiseline u vodenom rastvoru dobija se:

CKarbonata = [CO32-

] + [HCO3-] + [H2CO3]

CKarbonata = [CO32-

] +

2

2

33 ]][COO[H

K

+ 21

23

23 ][CO]O[H

KK

CKarbonata = [CO32-

] {1 + 2

3 ]O[H

K

+ 21

23 ]OH[

KK

}

2 = (CO32-

) =Karbonata

2

3 ]CO[

C

=2131

23

21

]OH[]OH[ KKK

KK

2 = (CO32-

) =Karbonata

2

3 ]CO[

C

=2131

23

21

]OH[]OH[ KKK

KK

o = (H2CO3) =[H ]

[H ] [H ]

+

+ +

2

2

1 1 2 K K K

1 = 1(HCO3-) =

K

K K K

1

2

1 1 2

[H ]

[H ] [H ]

+

+ +

0 2 4 6 8 10 12 140,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

pH=pK2=10,32pH=pK

1=6,35

0

CO3

2-HCO

3

-H

2CO

3i

pH

Rastvorljivost

Uticaj na anjon (uticaj kiselosti)

Uticaj zajedničkog jona, Efekat soli

Izračunati rastvorljivost taloga Ag2CO3 u:

a) vodi;

b) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00;

c) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00; koncentracija

KNO3 0,100 mol/dm3, a višak karbonatnih jona:

c(Na2CO3) = 0,0100 mol/dm3;

d) Izračunati pH u zasićenom rastvoru Ag2CO3 u vodi;

e) Izračunati koncentraciju H3O+ jona u rastvoru

neophodnu za potpuno rastvaranje 0,01 mol taloga

Ag2CO3 u 1,000 dm3.

Rastvorljivost

Uticaj na anjon (uticaj kiselosti)

Uticaj zajedničkog jona, Efekat soli

I. Izračunati rastvorljivost soli Ag2CO3 u:

a) vodi,

b) rastvoru u kome je pH=4,00; (UTICAJ KISELOSTI)

c) rastvoru u kome je pH=4,00; koncentracija KNO3 0,100 mol/dm3; a višak

karbonatnih jona, CKARBONATA=0,0100 mol/dm3;

(UTICAJ KISELOSTI; EFEKAT SOLI; UTICAJ ZAJEDNIČKOG JONA)

II. Izračunati pH vrednost u zasićenom rastvoru Ag2CO3.

III. Izračunati koncentraciju H+-jona koja je neophodna za potpuno rastvaranje

0,01 mol taloga Ag2CO3 koji se nalazi u zapremini od 1,00 dm3.

Podaci: K(Ag2CO3)=8,110-12

; K1(H2CO3)=4,410-7

; K2(HCO3-)=4,810

-11

Rastvorljivost

Uticaj na anjon (uticaj kiselosti)

Uticaj zajedničkog jona, Efekat soli

Izračunati rastvorljivost taloga Ag2CO3 u:

a) vodi;

b) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00;

c) rastvoru u kome je vrednost pH=4,00; koncentracija

KNO3 0,100 mol/dm3, a višak karbonatnih jona:

c(Na2CO3) = 0,0100 mol/dm3;

d) Izračunati pH u zasićenom rastvoru Ag2CO3 u vodi;

e) Izračunati koncentraciju H3O+ jona u rastvoru

neophodnu za potpuno rastvaranje 0,01 mol taloga

Ag2CO3 u 1,000 dm3.

R=1,3·10-4 mol/dm3

C=3,2·10-6 mol/dm3, pH=5,50

R=0,10 mol/dm3

R=0,78 mol/dm3

pH=10,16

a)

REŠENJE

b) pH 4,00

2-

3CO 1 2

23 1 3 1 2H O H O

K K

+ K K K

-7 -11

2-4 -7 -4 -7 -11

4,4 10 4,8 10

1,0 10 4,4 10 1,0 10 4,4 10 4,8 10

2,110-9

R 2 3

23

Ag CO3

CO4

K

12

3-9

8,0 10

4 2,1 10

9,8410

-2 mol/dm

3

REŠENJE

c) [H3O+] =110

-4 mol/dm

3

(CO32-

) =

21312

3

21

]OH[]OH[ KKK

KK

=

174724

117

1011,2101104,4)101(

108,4104,4

=2,1·10

-9

K(Ag2CO3) =[Ag+]

2 [CO3

2-] = (2R)

2 f

2 (Ag

+) (CO3

2-) ckarb f(CO3

2-) = 4R

2 f(Ag

+)

2 (CO3

2-) ckarb f(CO3

2-)

R = )(CO)(Ag)(CO4

)CO(Ag

23

2karb

-23

32

ffcα

K=

29,0)73,0(0100,0101,24

101,829

12

= 0,785 mol/dm3

d)

REŠENJE

2

2

e)

5

21

COAg

2

3

2

3

32

2

3

2

2

3

32

2

r 1083,3][CO]O[H

]CO[H][CO][Ag

]O[H

]CO[H][Ag32

KK

KK

Ag2CO3 (s) + 2H3O+(aq) = 2Ag+ (aq) + H2CO3 (aq) + 2H2O(l)

36-222

3 mol/dm 103,2101,00)101,00(2

]O[H

Kr

pH=5,5

REŠENJE

REŠENJE

f) U rastvoru u kome je prisutan amonijak koncentracije 0,100 mol/dm3,

a analitička koncentracija CO32--jona je u višku od 1,010-2 mol/dm3.

[Ag+] =2R(Ag

+); [CO3

2-] = c(CO3

2-)

K(Ag2CO3) = [Ag+]

2[CO3

2-] = (2R(Ag

+))

2· c(CO3

2-)

5

23222

32131

1073,5100,0103,8101,2100,0101,21

1

][NH][NH1

1

KKKAg

225

12

23

100,11073,54

101,8

4 23

32

COAg

COAg

c

KR

2,4810

-1 mol/dm

3

K1 i K2 su konstante stabilnosti kompleksa:

Kst1Ag(NH3)+2,1103 Kst2Ag(NH3)2

+8,3103.

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) + NH3 (aq) [Ag(NH3)]

+ (aq)

+ NH3 (aq) [Ag(NH3)2]+ (aq)

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq) + NH3 (aq) [Ag(NH3)]

+ (aq)

+ NH3 (aq) [Ag(NH3)2]+ (aq)

AgAg

]Ag[α

c

cAg = [Ag+] + [Ag(NH3)+] + [Ag(NH3)2

+