skanuj0058 2

114 S. Równowagi joiwre w rozcieńczonych roztworach wodnych

znanych jest kilka innych, bardziej ogólnych teorii: Brónsteda i Lowi^ego (1923), Lewisa^ Pearsona (1963, twarde i miękkie kwasy i zasady), Usiano wieża, Górskiego. Poniżej do opisu równowag w rozcieńczonych roztworach wodnych elektrolitów oparto się na teorii Brónsteda i Lowry*ego.

Kwasy (A) są to substancje zdolne do oddawania protonów, a zasady (B) są to substancje zdolne do pobierania protonów:

AttB + H*    ---- (2)

A i B tworzą sprzężoną parę kwas-zasada. Reakcja przekazania protonu (reakcja protolizy) zachodzi w roztworze pomiędzy cząsteczką kwasu i nie sprzężonej z nim zasady. Rolę zasady (lub kwasu) może również pełnić cząsteczka rozpuszczalnika (wody). I tak, reakcja protolizy kwasu A| w roztworze wodnym polega na oddaniu protonu cząsteczce wody (zasada):

spraę2ooi p*r* kwas Ar- otok B>

A| + HjO B| + HjO⁺    (3)

sprzętom para zasada H#-kwas HjO*

W wyniku reakcji powstaje zasada B| i kwas-jon oksoniowy H₃0* jest protoliza kwasu octowego:

CH3COOH + H₂0 « CH₃COO'+ H30⁺

W reakcji protolizy zasady cząsteczka wody H₂0 (kwas) przekazuje proton "— zasadzie Bj 1 powstaje kwas A₂ oraz zasada - jon wodorotlenkowy OH":

"sprzężona para^saSa Bj- kwas Aj .    ^

B₂ + H₂0»A₂ + 0H" sprzężona para kwas HjO—zasada OH*

Na przykład protoliza amoniaku:

NH₃ + H₂0»NHi⁺ + 0H~

Kwasami i zasadami mogą być nie tylko cząsteczki obojętne, ale również jony* np. wodorosiarczok może być kwasem Bronsteda:    ...    ^;

HjO⁺ 'tGśfr ‘ ‘1 *    fj^^czan(lV) - zasadą Bronsteda:    mm w

• ■^SO,²- + IfcS^pĄ* + OH-W tabeli 1 podano przykłady kwasów l zasad Brónsteda w roztworach wodnych.

• Jak widać, niektóre cząsteczki lub jony wykazują zdolność zarówno do pobierania, jnk i oddawania protonów. Nazywa się je cząstkami amflpro-tycznyinl (mufeterycznym i), np.:

kwas BrOnsteda    HSOf + H₂0 » S0₃²-+H₃0⁺

zasada BrÓiisteda HSO3" + H₂0 ż* H₂SOj + OH"

Tabeli!

Przykłady kwasów i zasad Bronsteda

	Cząsteczki obojętne	Kationy	Aniony
Kwasy	Hd.HBr.HE.HOO4, HN03,H2S04,H3P04,H2S, HCOOH, CH3COOH, H2C204,H20, NH2CH2COOH	HjO^+,NH4^+, [Fe(H20)$]^3+	HSOf,H2P04V I HPO^.HCjOf.HT
Zasady	NH3, N2H4, NH2CH2COOH, nh2oh, h2o	[AJtHjOJsOH]^2*, 4	HSOB-HaPO^S^1*. HPO4 .so^.por, ohyd**

Autoprotoliza wody

Woda jest cząsteczką amfiprotyczną, która może pełnić rolę zarówno kwasu, jak i zasady. Tym należy tłumaczyć fakt, że woda ulega reakcji autoprotolizy (autodysocjacji) i w absolutnie czystej wodzie oprócz cząsteczek niezdysocjo-wanych występują jony oksoniowe HiO* i wodoipdenkowc QH~. _

H₂0+H₂0^Hj0⁺ + OT'    !5 (5)

Zgodnie z prawem działania mas równowagę autoprotolizy wody opisujo równanie

_ HjO*

a

'HjO

f)

(6)

■>y

*¹

¹¹« «»>

9h₂o ~ równowagowe stężenie molowe jonów H-jO _t OH" i cząsteczek niezdysocjowanych H₂0,

standardowe stężenie molowe; c — 1 mol/dm,

2h>j - suma współczynników stechiomebycznych reakcji (6);

Eu.—1+1—1—1=0.

Mała wartość właściwego przewodnictwa elektrycznego wody (k - 5,6-10"⁸ w temp. 298 K) świadczy, że stopień dysocjacji wody jest bardzo mały, a stężenie molowe cząsteczek niezdysocjowanych jest praktycznie stałe i wynosi:

mr Mm