13321 str013 (4)

22 Ćwiczenie nr 2

Proces dysocjacji elektrolitycznej można opisywać za pomocą prawa działania mas. Stan równowagi panujący w roztworze elektrolitu opisuje równanie:

„ _ H^mT •

[AB]

gdzie: K_dys - stała dysocjacji związku chemicznego o wzorze    A_nB_m;

[A"⁺] - stężenie molowe kationu A^m+ w stanie równowagi;

[B°'] - stężenie molowe anionu B°' w stanie równowagi;

[A₀B J - stężenie cząsteczek niezdysocjowanych w stanie równowagi;

Wartość liczbowa K^, jest zależna od rodzaju elektrolitu i rozpuszczalnika oraz temperatury, ale nie zależy od stężenia elektrolitu.

6.1. DYSOCJACJA ELEKTROLITYCZNA WODY.

ILOCZYN JONOWY WODY

Woda, nawet o bardzo dużym stopniu czystości, wykazuje pewne przewodnictwo elektryczne. Przyczyna tego zjawiska jest dysocjacja elektrolityczna wody według równania:

H₂0 - H⁺ + OH

W wodzie ustala się równowaga chemiczna między jonami H⁺ i OH oraz cząsteczkami, które nie uległy dysocjacji. Równowagę tę opisuje równanie:

_ [H'\ [OH-1 ^H‘°    [Hfi]

Stężenie wody jest stale, więc zależność ta przyjmuje postać Jajo =    ■ [OH ]

gdzie J_H0 - iloczyn jonowy wody.

W temperaturze 295 K (22°C) wartość iloczynu jonowego wody wynosi

Jap = LO • 10-¹⁴.

W czystej wodzie stężenia jonów H⁺ i OH' sa równe i wynoszą:

[H'] = [OH ] = ^1,0 - 10¹⁴ = 1,0 • 10-⁷ molildm³.

Roztwór, w którym stężenie jonów H⁺ i OH' sa równe, ma odczyn obojętny. Jeżeli [H⁺] > [OH ], to roztwór ma odczyn kwaśny, a jeżeli [OH ] > [H⁺], to roztwór ma odczyn zasadowy.

Ponieważ posługiwanie się stężeniami jonów wodorowych jest niewygodne w praktyce, wprowadzono pojęcie tak zwanego wykładnika stężenia jonów wodorowych, oznaczonego symbolem pH.

Wykładnik stężenia jonów H⁺, czyli pH definiuje się następująco: pH = - lg [H⁺]

W podobny sposób można przedstawić stężenia innych jonów. Często używa się wykładnika stężenia jonów OH‘:

pOH = - lg [OH ]

Zależność między pH i pOH przedstawia się następująco: pH + pOH = 14

Przykład 21. Obliczyć stężenie jonów OH' w roztworze, jeżeli stężenie jonów H⁺ wynosi 3,0 • 10'³ mol/dm³.

Rozwiązanie

V = [/n • [oh \

[OH-] =    ¹⁰'¹⁴

[H*]    3,0 • 10'³

3,3

10‘¹² mola/dm³

Odpowiedź: Stężenie jonów OH' wynosi 3,3 • 10 ¹² mola/dm³.

Przykład 22. Obliczyć stężenie molowe jonu H⁺ w roztworze, jeżeli pH = 1,60.

Rozwiązanie pH = -lg [H⁺]

-Ig [H⁺] = 1,60 lg [H⁺] = -1,60 [H⁺] = 2,51 • 10'² mol/dm³ Odpowiedź: [H⁺] = 2,51 ■ 10² mol/dm³.

Przykład 23, Jaką wartość ma wykładnik stężenia jonów wodorowych, jeżeli stężenie jonów H⁺ wynosi:

[H⁺] = 3,0 - 10 ³ mol/dm³.

Rozwiązanie

[H⁺] = 3,0 • 10'³ mol/dm³ pH = -lg [H⁺] pH = 2,52

Odpowiedź: pH = 2,52.

Zadania

1.    Obliczyć stężenie jonów H⁺ w roztworze, jeżeli stężenie jonów OH’ wynosi 4,7 • 10⁶ mol/dm³.

2.    Obliczyć stężenie jonów OH' w roztworze, jeżeli stężenie jonów H⁺ w tym roztworze wynosi 2,0 • 10'³ mol/dm³.

3.    Obliczyć stężenie molowe jonów OH' w roztworze, jeżeli pH = 2,40.

4.    Obliczyć pH roztworu, jeżeli stężenie jonów OH' wynosi 2,4 • 10³ mol/dm³.

5.    Obliczyć pH, jeżeli pOH wynosi 6,7.

6.    Obliczyć stężenie jonów H⁺ w roztworze, którego pH wynosi 4,6.

7.    Obliczyć pOH roztworu, w którym stężenie jonów OH' wynosi 1,0 mol/dm³.

7. PRAWA STANU GAZOWEGO

Substancję znajdującą się w stanie gazowym opisuje się za pomocą następujących parametrów:

-    ciśnienia wywieranego przez gaz na ścianki naczynia (p),

-    objętości gazu (V),

-    temperatury bezwzględnej gazu (T),

-    ilości substancji gazowej (n).

Dla gazu znajdującego się w temperaturze znacznie wyższej od temperatury wrzenia, oraz dla niezbyt wysokiego ciśnienia prawdziwe jest równanie stanu gazu doskonałego nazywane równaniem Clapeyrona.

pV = nRT

gdzie R - stała gazowa = 8,3143 J/(mol -K)