TEMAT 5 - ROZTWORY -
Kwasy i zasady
Dr hab.inż. Daniela Szaniawska
ZChiIŚ
WM, AM
Szczecin 2011
Reakcja autoprotolizy - Wymiana
protonu między cząsteczkami wody
o� Woda jest kwasem czy zasadą?
1) HCl + H2O = H3O+ + Cl-
Przyłącza proton (H+) z cząsteczki
kwasu jest zasadą
2) NH3 + H2O = NH4+ + OH-
Oddaje H+ jest kwasem
Reakcja autoprotolizy
2H2O H3O+ + OH-
Stała równowagi tej reakcji:
[H3O+] [OH-]
Kc =
[H2O] 2
Stała autoprotolizy (iloczyn jonowy wody)
2
Kw = Kc[H2O] = [H3O+] [OH-]
Wartość liczbowa Kw
o�Stężenie jonów H3O+ i OH- w czystej
wodzie w t = 25C (wyznaczone
-7
doświadczalnie) = 1 x 10 mol/l
-14
o�Kw = 1 x 10
Iloczyn stężenia jonów H3O+ i OH- jest
równy Kw w każdym roztworze wodnym:
Kw  jest stałą równowagi
Równowaga r. autoprotolizy osiągana jest b.
szybko
Jeśli wzrośnie stężenie jonu H3O+ w roztworze musi
zmniejszyć się stężenie jonu OH-, żeby Kw = const
Przykład: obliczanie stężenia jonów
H3O+ i OH- w roztworze mocnego
kwasu
o� Jakie jest stężenie jonów H3O+ i OH-
w:
a) 0,2 molowym roztworze HCl
b) 0,00006 molowym roztworze HI
strategia/odpowiedz

mocny kwas  całkowicie zdysocjowany
w wodzie  stężenie jonów H3O+ =
stężenie początkowe kwasu
[OH-] = Kw/[H3O+] = 10-14/0,2
-14
a) [OH-]= 5 x 10 mol/l
-10
b) [OH-] = 10-14/6 x 10-5 = 1,7 x 10
mol/l
Przykład: obliczanie stężenia jonów
H3O+ i OH- w roztworze mocnej
zasady
o� Jakie jest stężenie jonów H3O+ i OH-
w t=25C w:
a) 0,003 molowym roztworze Ba(OH)2
b) 0,052 molowym roztworze KOH
Strategia/odpowiedz

o� Strategia
r-nie dysocjacji: Ba(OH)2 = Ba+2 + 2OH-
1 mol Ba(OH)2  2 mole OH-
[OH-] = 2 x stężenie początkowe Ba(OH)2
[H3O+] = Kw/[OH-]
o� Odpowiedz

a) [OH-] = 0,006 mol/l; [H3O+] = Kw/0,006 = 1,7 x
-12
10 mol/l
b) [OH-] = 0,052 mol/l; [H3O+] = Kw/0,052= 1,9 x
-13
10 mol/l
Skala pH
o�Chemicy stężenie jonów H3O+ w
roztworach wodnych określają przez
podanie wartości pH
o�pH = ujemny, dziesiętny logarytm
stężenia jonów oksoniowych (H3O+)
pH = - log[H3O+]
pH = 7 roztwór obojętny
pH > 7 zasadowy
pH < 7 kwaśny
Przykład: obliczanie pH roztworów
o� Jakie jest pH:
a) krwi ludzkiej, w której stężenie jonów
-8
oksoniowych wynosi 4 x 10 mol/l
b) 0,02 molowego roztworu HCl
c) 0,04 molowego roztworu KOH
odpowiedz

-8
a) pH = -lg 4 x 10 = 7,4
b) pH = -lg 0,02 = 1,7
c) [H3O+] = Kw/[OH-]
[OH-] = 0,04 mol/l
-13
[H3O+] = Kw/0,04=2,5 x 10 mol/l
-13
pH = -lg 2,5 x 10 = 12,6
Tabela 1. pH roztworów wodnych
Lp nazwa pH
1. Sok cytrynowy, ocet 3,0
2. Woda sodowa, wino 3,5
3. Sok pomidorowy, piwo 5,0
4. Kwaśny deszcz 4,0  6,0
5. Mleko 6,5
6. Ślina 6,5  7,5
7. Krew 7,4
Tabela 1. pH roztworów wodnych
Lp nazwa pH
8. woda wodociągowa 6,5  7,5
9. mocz 6,0  8,0
10. detergenty 10,0
11. roztwór amoniaku
[OH-] = 0,003 mol/l 11,5
12. zasadowe roztwory żrące 13,0  14,0
Skala pOH
pOH = - log [OH-]
1. w czystej wodzie pH = pOH = 7
2. pH + pOH = 14
3. pKw = 14
Przykład: obliczanie stężeń jonów
oksoniowych i wodorotlenowych na
podstawie pH
o� Obliczyć stężenia jonów H3O+ i OH-
w roztworze jeśli dane jest pH tego
roztworu:
a) pH = 4,83
b) pH = 1,7 (sok żołądkowy)
c) pH = 8,2 (sok trzustki)
strategia
o�W celu wyznaczenia [H3O+]
zmiana znaku pH z + na 
wyznaczenie antylogarytmu
o�W celu wyznaczenia [OH-]
pOH = 14  pH
zmiana znaku pOH z + na -
wyznaczenie antylogarytmu
odpowiedz

-4,83 -5
a) [H3O+] = 10 = 1,5 x 10 mol/l
pOH = 14  4,83 = 9,17
[OH-] = 10 -9,17 mol/l
= 6,8 x 10 -10
-1,7
b) [H3O+] = 10 = 0,02 mol/l
-8,2
-9
c) [H3O+] = 10 = 6 x 10 mol/l
Przykład:obliczanie pH roztworu
słabego kwasu
a)Obliczyć pH i stopień dysocjacji, a
kwasu octowego, CH3COOH, w jego
roztworze o stężeniu 0,1 mol/l; stała
dysocjacji KCH3COOH = 1,8 x 10 -5
b) Obliczyć pH kwasu mlekowego,
CH3CH(OH)COOH o stężeniu 0,2
mol/l; KLA = 8,4 x 10 -4
strategia
o�Napisać r-nie reakcji dysocjacji
o�Sporządzić tabelę stężeń
o�Podstawić stężenia w stanie
równowagi do wzoru na Kc
o�Obliczyć [H3O+] i pH
o�Obliczyć a = [forma zdysocjowana,
H3O+]/[f. niezdysocjowana,
CH3COOH]
Odpowiedz
: a)
o� r-nie reakcji dysocjacji:
CH3COOH + H2O = H3O++ CH3COO-
o� tabela stężeń:
Stężenia CH3COOH H3O+ CH3COO-
początkowe 0,1 0 0
w stanie
równowagi 0,1-x x x
cd. Odpowiedz
: a)
o�Ka = [H3O+][CH3COO-]/[CH3COOH]
2
Ka = x / (0,1  x);
2
przy zał. x<<0,1; Kc = x /0,1
1/2
o�x = [H3O+] = (Kc x 0,1) = 0,0013;
pH = 2,89
o�a = [H3O+]/[CH3COOH] = 0,0013/0,1
a = 0,013 = 1,3%
Odpowiedz
: b)
o�R-nie reakcji dysocjacji kwasu
mlekowego:
CH3CH(OH)COOH + H2O = H3O+ +
CH3CH(OH)COO-
o�pH = 1,55 (rozwiązanie uproszczone)
o�pH= 1,9 (rozwiązanie pełne)
Przykład: obliczanie pH roztworu
słabej zasady
o�A) Obliczyć pH i stopień dysocjacji dla
roztworu metyloaminy, CH3NH2 o
stężeniu 0,2 mol/l; stała dysocjacji tej
zasady wynosi, Kb= 3,6 x 10 -4
o�B) roztwór nikotyny, C10H14N2 o
stężeniu 0,012 mol/l; Kb = 1 x 10 -6
strategia
o�Napisać r-nie reakcji dysocjacji słabej
zasady
o�Utworzyć tabelę stężeń
o�Podstawić stężenia równowagowe do
wzoru na Kb
o�Obliczyć [OH-] i pOH; pH = 14  pOH
o�a=[forma zdysocjowana]/[forma
niezdysocjowana]
Rozwiązanie a):
o�CH3NH2 + H2O = CH3NH3+ + OH-
o�Tabela stężeń
Stężenie CH3NH2 CH3NH3+ OH-
Początkowe 0,2 0 0
Równowagowe 0,2-x x x
cd. Rozwiązania a)
2
o�Kb = x /(0,2  x)
2
o�Po uproszczeniu: Kb = x /0,2
1/2
o�x = [OH-] = (Kb x 0,2) = 0,0085
mol/l; pOH = 2,07; pH = 11,93
o�aCH3NH2 = 0,0085/0,2 = 0,0425=4,25%
Rozwiązanie b)
o�C10H14N2 + H2O = C10H15N2+ +OH-
2
o�Kb = x /0,012 (rozwiązanie
uproszczone)
1/2
o�x = [OH-] = (Kb x 0,012)
o�[OH-] = 0,00011 mol/l; pOH = 3,96;
pH = 10,04
o�a = 0,00011/0,012 = 0,0092 =
0,92%
Przykład: obliczanie pH roztworów
kwasów wieloprotonowych
a) Obliczyć pH roztworu H2SO4 o
stężeniu 0,01 mol/l w t= 25 C;
Ka,II = 0,012
b) 0,02 molowego roztworu H2S;
-7
Ka,I = 1,3 x 10
Rozwiązanie a)
o�R-nie reakcji dysocjacji
I stopień
-
H2SO4 + H2O = H3O+ + HSO4 ( a = 1)
II stopień
-2
HSO4- + H2O = H3O+ + SO4 (a < 1)
Ka,II = 0,012
Rozwiązanie a)
o�Tabela stężeń
- + -2
Stężenie HSO4 H3O SO4
I stopień 0,01 0,01 0
II stopień 0,01-x 0,01+x x
Rozwiązanie a)
o�Ka,II = {(0,01 + x) x}/(0,01  x) = 0, 012
2
o�x + 0,022x  0,00012 = 0
o�x = 0,0045
o�[H3O+] = 0,01 + 0,0045 = 0,0145 mol/l
o�pH = 1,85
Rozwiązanie b)
o�Wskazówka:
Prawie wszystkie kwasy
wieloprotonowe, z wyjątkiem H2SO4,
są kwasami słabymi na wszystkich
stopniach dysocjacji, w celu
obliczenia pH bierze się pod uwagę
tylko I stopień dysocjacji
Rozwiązanie b)
o�Ka,I = x 2
/(0,02  x)
o�Rozwiązanie uproszczone;
1/2
[H3O+] = (Ka,I x 0,02) = 0,000051
mol/l
pH = 4,29