plik


ÿþPODSTAWY CHEMII In|ynieria Biomedyczna WykBad III Plan " Bufory cd " Hydroliza " Reakcje strcania " Reakcje zobojtniania Roztwory buforowe §ð Roztwory buforowe maj zdolno[ utrzymywania pH roztworu na staBym poziomie (w przybli|eniu). §ð SkBadaj si one z jednej lub kilku substancji, w których istniejca równowaga dysocjacji niweluje dodatek silnego kwasu lub zasady. §ð PrzykBady: - mieszanina sBabego kwasu i jego soli z mocn zasad (np. CH3COOH i CH3COONa); - mieszanina sBabej zasady i jej soli z mocnym kwasem (np. NH4OH i NH4Cl); - niektóre sole (np. CH3COONH4); - mieszanina dwóch soli (np. KH2PO4 i K2HPO4). Mechanizm dziaBania roztworu buforowego Bufor octanowy skBada si z kwasu octowego i jego soli z mocn zasad: CH3COOH +ð H2O ¬ð¾ð¾ð®ð CH3COO-ð +ð H3O+ð CH3COONa ¾ð¾ð ¾ð®ð CH3COO-ð +ð Na+ð Kwas octowy jest elektrolitem sBabym  jest zdysocjowany cz[ciowo, a sól  elektrolitem mocnym i zdysocjowanym caBkowicie. Zatem biorc pod uwag efekt wspólnego jonu mo|na napisa w przybli|eniu: cH O+ð ×ð csól cH O+ð ×ð cCH COO-ð 3 3 3 KCH COOH»ð »ð 3 cCH COOH cKWAS 3 cCH COO =ð csól; cCH COOH =ð cKWAS -ð 3 3 Mechanizm dziaBania roztworu buforowego(2) cKwas cH O+ð »ð ×ðKCH COOH 3 3 csól æð öð csól ÷ð pH »ð pKCH COOH +ð logçð 3 çð cKWAS ÷ð èð øð Je[li dodamy mocnego kwasu (przybywa jonów H3O+), to dysocjacja kwasu ulegnie dalszemu cofniciu, je[li mocnej zasady (przybywa jonów OH- ), jego dysocjacja wzro[nie (równowaga dysocjacji wody!). pH zmieni si nieznacznie, gdy| oba st|enia s  pod logarytmem ... DziaBanie roztworu buforowego (3) Bufor octanowy zawiera 1 m CH3COOH i 1 m CH3COONa, jego pH wynosi zatem: æð öð csól ÷ð pH »ð pKCH COOH +ð logçð =ð pKCH COOH +ð 0 =ð 4.74 3 çð 3 cKWAS ÷ð èð øð Je|eli dodamy 0,1 mola mocnego kwasu (HCl), to efekt bdzie taki, jakby st|enie soli zmalaBo, a kwasu wzrosBo: æð öð csól -ð 0.1 ÷ð pH »ð pKCH COOH +ð logçð =ð 4.74 -ð 0.08 =ð 4.66 3 çð cKWAS +ð 0.1÷ð èð øð Gdyby tak sam ilo[ kwasu doda do czystej wody, pH zmieniBoby si z 7 na 1 ... DziaBanie roztworu buforowego (4) pH 8 pojemno[ roztworu 6 buforowego 1 4 2 0 0.00 0.50 1.00 ilo[ mocnego kwasu [mol] bez buforu z buforem Hydroliza soli " Hydroliza soli jest zjawiskiem zwizanym z reakcj jonów powstaBych z dysocjacji soli z wod: CH3COONa ®ð CH3COO-ð +ð Na+ð H2O «ð OH-ð +ð H+ð CH3COONa +ð H2O «ð CH3COOH +ð NaOH (sól jest elektrolitem mocnym i dysocjuje caBkowicie, woda jest elektrolitem sBabym i dysocjuje cz[ciowo) CH3COO-ð +ð H2O +ð Na+ð «ð CH3COOH +ð Na+ð +ð OH-ð zasada sodowa jest elektrolitem mocnym i jest caBkowicie zdysocjowana, kwas octowy - elektrolit sBaby - tylko cz[ciowo, zatem roztwór bdzie miaB odczyn zasadowy ... Hydroliza soli (2) CH3COO-ð +ð H2O «ð CH3COOH +ð OH-ð StaBa równowagi reakcji hydrolizy: cOH ×ð cCH COOH -ð ' 3 Kh =ð cCH COO-ð ×ð cH O 2 3 je[li st|enie wody uzna za staBe oraz pomno|y licznik i mianownik przez st|enie jonów hydroniowych, to: KW cOH ×ð cCH COOH ×ð cH O+ð -ð 3 ' =ð 3 Kh ×ð cH O =ð Kh =ð KCH COOH 2 cCH COO-ð ×ð cH O+ð 3 3 3 Skoro mo|na zdefiniowa staB hydrolizy, to mo|na równie| okre[li stopieD hydrolizy ² Hydroliza soli (3) +ð NH4Cl ®ð NH4 +ð Cl-ð +ð NH4 +ð H2O +ð Cl-ð «ð NH3 +ð H3O+ð +ð Cl-ð cH O+ð ×ð cNH ×ð cOH -ð Kw 3 ' 3 Kh ×ð cH O =ð =ð 2 cNH ×ð cOH KNH OH +ð -ð 4 4 kwas solny jest elektrolitem mocnym i jest caBkowicie zdysocjowany, zasada amonowa - elektrolit sBaby - tylko cz[ciowo, zatem roztwór bdzie miaB odczyn kwa[ny ... Hydroliza soli (4) Czy mo|na obliczy pH lub pOH roztworu soli po jej hydrolizie ? CH3COO-ð +ð H2O «ð CH3COOH +ð OH-ð cOH ×ð cCH COOH -ð ' 3 Kh =ð cCH COO-ð ×ð Kh cCH COO-ð ×ð cH O 3 2 cOH =ð 3 -ð cCH COOH 3 cCH COO-ð =ð cOH -ð 3 cOH =ð ² ×ð cs -ð cCH COOH =ð cs -ð cOH -ð 3 ²2 ×ð cs Kh =ð 1 -ð ² Hydroliza soli (5) §ð Jaki jest odczyn 0,1 M roztworu CH3COONa ? §ð Przyjmijmy warto[ staBej dysocjacji Kkw= 1·10-5; wówczas warto[ staBej hydrolizy wynosi 1·10-9 KW 10-ð14 ' Kh =ð =ð =ð 10-ð9 KCH COOH 10-ð5 3 §ð Je[li stopieD hydrolizy ² jest niewielki, mo|emy skorzysta z uproszczonego wzoru: Kh 10-ð9 ² »ð =ð =ð 10-ð 4 cs 0.1 wówczas cOH- = 10-4·0,1=10-5; pOH wynosi 5, czyli pH=9 Hydroliza soli (6) NaCl ®ð Na+ð +ð Cl-ð Na+ð +ð H2O +ð Cl-ð «ð Na+ð +ð H2O +ð Cl-ð chlorek sodowy jest sol mocnej zasady NaOH i mocnego kwasu HCl, które s caBkowicie zdysocjowane. Sól nie ulega hydrolizie, a odczyn jej roztworu jest obojtny ... kwas zasada hydroliza odczyn UWAGA ! mocny mocna brak obojetny dotyczy kwasów i zasad dyso- mocny sBaba zachodzi kwa[ny cjujcych jednostop- sBaby mocna zachodzi zasadowy niowo zale|y od Kd kwasu sBaba sBaby zachodzi i zasady Hydroliza soli (7) Przypadki troch bardziej skomplikowane §ð Jaki odczyn maj wodorosole, sole sBabych kwasów i mocnych zasad? Zasadowy ??? Dysocjacja wodorowglanu sodowego NaHCO3: -ð NaHCO3 ®ð Na+ð +ð HCO3 Dysocjacja kwasu wglowego: cH O+ð ×ð cHCO -ð -ð 3 3 H2CO3 ¬ð¾ð¾ð®ð H3O+ð +ð HCO3 K1 =ð aH CO3 2 cH O+ð ×ð cCO 2-ð -ð 2-ð 3 3 HCO3 ¬ð¾ð¾ð®ð H3O+ð +ð CO3 K2 =ð cHCO -ð 3 K1=4,3·10-7 K2=5,6·10-11 Hydroliza soli (8) Przypadki skomplikowane hydroliza dysocjacja -ð 2-ð H2CO3 +ð OH-ð «ð HCO3 +ð H2O «ð H3O+ð +ð CO3 mo|liwe s dwie reakcje  konkurencyjne KW 10-ð14 Kh =ð =ð =ð 2.3 ×ð 10-ð8 K1 4.3 ×ð 10-ð 7 Kdys=ð K2 =ð 5.6 ×ð 10-ð11 Poniewa| Kdys << Kh (3 rzdy!), a obie staBe maj taki sam mianownik, przewa|a hydroliza i roztwór ma odczyn zasadowy ... Hydroliza soli (9) Przypadki skomplikowane Dysocjacja wodorosiarczanu (IV) sodowego NaHSO3: -ð NaHSO3 ®ð Na+ð +ð HSO3 Dysocjacja kwasu siarkowego (IV): cH O+ð ×ð cHSO -ð -ð 3 3 H2SO3 ¬ð¾ð¾ð®ð H3O+ð +ð HSO3 K1 =ð cH SO3 2 cH O+ð ×ð cSO 2-ð -ð 2-ð 3 3 HSO3 ¬ð¾ð¾ð®ð H3O+ð +ð SO3 K2 =ð cHSO -ð 3 K1=1,7·10-2 K2=6,2·10-6 Hydroliza soli (10) Przypadki skomplikowane hydroliza dysocjacja -ð 2-ð H2SO3 +ð OH-ð «ð HSO3 +ð H2O «ð H3O+ð +ð SO3 mo|liwe s dwie reakcje  konkurencyjne KW 10-ð14 Kh =ð =ð =ð 5.9 ×ð 10-ð13 K1 1.7 ×ð 10-ð2 Kdys=ð K2 =ð 6.2 ×ð 10-ð6 Poniewa| Kdys >> Kh (7 rzdów!), a obie staBe maj taki sam mianownik, przewa|a dysocjacja i roztwór ma odczyn kwa[ny ... Jak z tego wida, nawet sól mocnej zasady i sBabego kwasu mo|e mie odczyn kwa[ny ... Reakcje strcania " Definicja (1) Reakcja strcania zachodzi gdy wystpuj kationy oraz aniony, które Bczc si tworz trudno rozpuszczalny zwizek (wytrca si osad) " Definicja (2) Reakcja strcania zachodzi gdy zostanie przekroczony iloczyn st|eD jonów w roztworze nasyconym PrzykBad reakcji strcania osadu " W wyniku zmieszania wodnych roztworów AgNO3 i KCl wytraciB si biaBy osad. Jaki to osad?  Mieszanina zawiera jony: Ag+, NO3-, K+, Cl- " Jakie s mo|liwe kombinacje?  Z listy jonów wynika |e AgCl i KNO3 Który ze zwizków (AgCl czy KNO3) tworzy osad? Zasady rozpuszczalno[ci Przewidywanie staBych produktów w reakcjach strcania osadów wymaga znajomo[ci rozpuszczalno[ci substancji jonowych w wodzie (tablice rozpuszczalno[ci)  Wikszo[ soli azotanu (V) (NO3-) jest rozpuszczalna w wodzie  Wikszo[ soli Na+, K+, NH4+ jest rozpuszczalna w wodzie  Wikszo[ chlorków (Cl-) jest rozpuszczalna w wodzie oprócz AgCl, PbCl2 i Hg2Cl2  Wikszo[ soli siarczanu (VI) (SO42-) jest rozpuszczalna w wodzie oprócz BaSO4, PbSO4, CaSO4, SrSO4  Wikszo[ siarczków (S2-), wglanów (CO32-) oraz fosforanów (PO43-) jest zasadniczo nierozpuszczalna w wodzie Wracamy do poprzedniego przykBadu Zapis czsteczkowy AgNO3(aq) +ð KCl(aq) «ð AgCls +ð KNO3(aq) Zapis czsteczkowo-jonowy - - Ag+ð +ð NO3 +ð K+ð +ð Cl- «ð AgCls +ð K+ð +ð NO3 Roztwór nasycony Ag+ð +ð Cl- «ð¯ð AgCl [Ag+ð] ×ð[Cl-ð] K =ð [AgCl] Iloczyn rozpuszczalno[ci - iloczyn st|eD jonów znajdujcych si w nasyconym roztworze elektrolitu, podniesionych do odpowiednich potg,. Ir =ð [Ag+ð ] ×ð [Cl-ð ] Przypadek ogólny AmBn «ð mAn+ð +ð nBm-ð Ir =ð [An+ð ]m ×ð [Bm-ð ]n Ir n+ð m X =ð mmnn Iloczyn rozpuszczalno[ci Ir zale|y od temperatury X-rozpuszczalno[ W zale|no[ci od tego, czy reakcja (mol/dm3) rozpuszczania soli jest egzo- czy endotermiczna rozpuszczalno[ albo maleje, albo ro[nie ze wzrostem temperatury (zgodnie z reguB przekry Le Chateliera) Substancja + rozpuszczalnik «ð roztwór (DðH) DðH>0 T­ð, X­ð DðH<0 T­ð, X¯ð Od czego zale|y rozpuszczalno[ ? (T=const) Czynniki wpBywajce na rozpuszczalno[: " Hydroliza jonów powstaBych z dysocjacji trudno rozpuszczalnej soli: wzrost rozpuszczalno[ci ­ðX " pH roztworu: wzrost lub obni|enie rozpuszczalno[ci: Decyduje mechanizm hydrolizy (kationowa czy anionowa) oraz oraz warto[ pH roztworu " Obecno[ jonów pochodzcych od innych elektrolitów w roztworze  Efekt wspólnego jonu: obni|enie rozpuszczalno[ci ¯ðX  WpByw siBy jonowej: wzrost rozpuszczalno[ci ­ðX Podsumowanie: W roztworze nasyconym, w danej temperaturze AmBn «ð mAn+ð +ð nBm-ð Ir =ð [An+ð ]m ×ð [Bm-ð ]n W roztworze, w danej temperaturze L =ð [An+ð ]m ×ð [Bm-ð ]n " Je|eli ukBad znajduje si w stanie równowagi dynamicznej to L=Ir i roztwór jest nasycony " Je|eli roztwór jest nienasycony to L<Ir " Je|eli roztwór jest przesycony to L>Ir i wtedy bdzie si wytrcaB osad a| do momentu, gdy L osignie warto[ Ir Podsumowanie cd " Im mniejsza warto[ iloczynu rozpuszczalno[ci, tym zwizek jest trudniej rozpuszczalny, a tym samym Batwiej wytrci jego osad. " Wykorzystujc warto[ci iloczynów rozpuszczalno[ci zwizków, mo|emy przewidzie kolejno[ wytrcania si ró|nych (trudno rozpuszczalnych) soli pod wpBywem wspólnego odczynnika wytrcajcego. Reakcje zasadowo-kwasowe " Kwasy i zasady mo|na identyfikowa z punktu widzenia praktycznego, lub z punktu widzenia zjawisk chemicznych " Definicje Arrheniusa i/lub Bronsted-Lowre go opisuj natur kwasu i zasady " Definicja Arrheniusa  Kwas: w wyniku reakcji dysocjacji powstaj jony H+ & .co pozwala wytBumaczy wBa[ciwo[ci kwasów mineralnych i organicznych  Zasada: w wyniku reakcji dysocjacji powstaj jony OH- & . mo|na Batwo wytBumaczy wBa[ciwo[ci zasadowe wodorotlenków metali Definicja Arrheniusa stosuje si do roztworów wodnych Reakcje zasadowo-kwasowe " Definicja Brønsteda-Lowre go  Kwas: donor protonów  Zasada: akceptor protonów +ð NH3(aq) +ð H2O(l) «ð NH4(aq) +ð OH-ð zasada I kwas II kwas I zasada II kwas I i zasada I Stanowi sprz|one pary kwas II i zasada II kwas-zasada -ð H2SO4 +ð H2O(l) «ð HSO4(aq) +ð H3O+ð kwas I zasada II zasada I kwas II Zasady i kwasy (Brønsted) WedBug Brønsteda, reakcja pomidzy kwasem i zasad jest zawsze reakcj prowadzc do otrzymania sprz|onej pary zasada - kwas OH-ð +ð H3O+ð «ð H2O +ð H2O zasada I kwas II kwas I zasada II PrzykBady +ð - H2SO4 H2O HSO4 kwas H3O+ð NH4 2 - NH3 SO4- H2O OH-ð HSO4 zasada Reakcje zobojtnienia Zgodnie z teori Arrheniusa NaOH +ð HCl ®ð NaCl +ð H2O kwas + zasada®ð sól + woda Proces ograniczony do reakcji w wodzie Zgodnie z teori Brønsteda-Lowre go HA + B «ðA- + BH+ Proton jest przeniesiony z kwasu (HA) do zasady (B) Proces bardziej ogólny +ð HF +ð NH3 «ð F-ð +ð NH4 HCl +ð H2O «ð Cl-ð +ð H3O+ð

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
IB wyk3
IB wyk3
www livemocha com angielski lekcja audio
www haker pl haker start pl warsztaty1 temat=3(1)
micros multimetry www przeklej pl
www apextk pl index
www haker pl haker start pl warsztaty1 temat=30(1)
Raport?danie? Krakow 06 [ www potrzebujegotowki pl ]
Sql ib
program szkolenia specjalistycznego www katalogppoz pl
js zegarek na www
tai w1 nstac www
Energy Mix Special Hardstyle?ition Volume0 11 www energy2000 eu

więcej podobnych podstron