13 Równowagi w roztworach elektrolitówid 14769 ppt

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

RÓWNOWAGI

W ROZTWORACH

ELEKTROLITÓW

Równowagi w wodnych roztworach słabych kwasów i
zasad. Stałe równowagi, prawo rozcieńczeń Ostwalda.
Chemiczne wskaźniki pH roztworu.

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Elektrolity mocne i

słabe

Elektrolity mocne

α = 100%

dysocjacja całkowita

– MOCNE KWASY:

Przykłady:

Elektrolity słabe

α ≤ 3%

dysocjacja częściowa, niewielka

HCN , H

2

CO

3

, H

2

S,

HNO

2

, H

2

SO

3

,

H

2

SiO

3

, kwasy

organiczne

Przykłady:

– WSZYSTKIE SOLE

– MOCNE ZASADY:

HCl , HNO

3

– SŁABE KWASY:

NH

3

.H

2

O

(dawniej NH

4

OH)

– SŁABE ZASADY:

podział wg stopnia dysocjacji

w niezbyt stężonych roztworach (0,1M i mniejsze)

NaOH, KOH

PRZ

YPO

MNI

ENIE

background image

[H+] = 10

−5

mol/dm

3

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Dysocjacja słabych kwasów i

zasad

Roztwór HCN o stężeniu c

a

= 0,1 M wykazuje pH=5.

−log[H+] =5

Doświadczenie:

HCN = H

+

+ CN

– zapis uproszczony

HCN + H

2

O = H

3

O

+

+ CN

HCN jest bardzo mało zdysocjowany. Wiązanie H–CN jest silne
– woda z trudem je rozrywa, a obecne w roztworze jony H

+

i CN

chętnie łączą się z powrotem w cząsteczki HCN.

Wniosek:

Stężenie jonów H

+

: pH=5.

HCN  H

+

+ CN

Reakcja odwracalna - równowagowa

HCN + H

2

O

H

3

O

+

+

CN

H

C

N

N

C

H

+

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

HCN H

+

+

CN

Stała równowagi – STAŁA DYSOCJACJI

K

a

[

HCN

]

[

H

+

]

· [

CN

]

K

=

a

Jakie wartości dla:

c

a

= 0,1 M

pH=5; [H

+

]=10

−5

c

a

− 10

−5

10

−5

· 10

−5

[X]-

stężenia

w stanie

równowagi!

c

a

− [

H

+

]

[

H

+

]

· [

H

+

]

=

=

=

0,1

10

−5

· 10

−5

10

−9

c

a

>> 10

−5

Równowaga w roztworze słabego

kwasu

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

NH

3

·H

2

O NH

4

+

+ OH

[NH

3

·H

2

O]

[NH

4

+

]

· [OH

]

K

=

b

Równowaga w roztworze słabej

zasady

STAŁA DYSOCJACJI

K

b

= – logK

b

K

b

= 10

−4,7

= 2 ·10

−5

= 2 ·10

−5

Jakie jest pH roztworu NH

3

·H

2

O o stężeniu c

a

= 0,1 M?

Jakie jest [OH

]?

Rozwiązanie:

c

a

[OH

]

[OH

]

· [OH

]

=

K

b

=

c

a

[OH

]

2

[OH

]

2

= K

b

c

a

=2 ·10

−5

·0,1

Jakie jest [H

+

]?

Zawsze obowiązuje iloczyn jonowy wody K

w

= [H

+

] [OH

]=10

−14

[OH

]

=

2 ·10

−6

1,4·10

−3

=

K

w

[OH

]

[H

+

]=

=

10

−14

1,4·10

−3

=7,1·10

−12

pH= –log7,1·10

−12

= 11,1

pK

b

= 4,7

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

– STĘŻENIE ROZTWORU

C

a

STAŁA DYSOCJACJI

K

b

– STOPIEŃ DYSOCJACJI

α

Czy
istnieje związek
pomiędzy tymi wielkościami?

α = n

o

liczność cząsteczek które uległy dysocjacji

liczność cząsteczek wprowadzonych do roztworu

=

n

z

α =

n

o

/V

n

z

/V

=

c

o

= c

a

c

z

Stężenie cząsteczek które zdysocjowały,
rozpadły się na jony, a więc nie istnieją !!!

...ale...

...ale można je obliczyć ze stężeń produktów dysocjacji

Jeżeli w 1 dm

3

zdysocjuje

c

z

cząsteczek HCN

HCN  H

+

+ CN

c

z

c

z

c

z

to powstanie

c

z

jonów H

+

i

c

z

jonów CN

c

z

=

[

H

+

] [

CN

]

=

c

z

V – objętość

roztworu

background image

K (c

a

− c

a

·α)

(c

a

·α)

· (c

a

·α)

=

a

c

a

(1− α)

c

a

·α

2

2

=

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

HCN H

+

+ CN

c

z

= [H

+

] c

z

= [CN

]

α =

c

a

c

z

=

c

a

[H

+

]

= c

a

[CN

]

[H

+

] = [CN

] =

c

a

· α

[

HCN

]

[

H

+

]

· [

CN

]

K

=

a

Równanie reakcji dotyczy tylko

tej części cząsteczek, jonów

które dysocjują lub powstają.

Stała równowagi dotyczy

wszystkich wymienionych w niej

cząstek, obecnych w roztworze.

cząsteczki które dysocjują

(c

z

=c

a

·α)

cząsteczki które pozostały po dysocjacji

Z równania reakcji wynika:

=

Ka (1− α)

c

a

·

α

2

Prawo Rozcieńczeń Ostwalda

Dla elektrolitów bardzo słabych (α <<1):

K

a

c

a

·

α

2

α

Ka

c

a

background image

1

c

a

α

(100%)

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Prawo Rozcieńczeń Ostwalda

Wilhelm Friedrich Ostwald

(1853−1932)

Nobel 1909

α=

Ka

c

a

Forma uproszczona

=

Ka (1− α)

c

a

·

α

2

Forma dokładna

c

a

– stężenie

1

c

a

– rozcieńczenie

Przy dużym rozcieńczeniu

każdy elektrolit

dysocjuje całkowicie.

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

REGUŁA PRZEKORY W DYSOCJACJI SŁABYCH ELEKTROLITÓW

Zadanie: Jaki jest stopień dysocjacji HCN w 0,1 M roztworze?

Jak ten stopień dysocjacji można zmniejszyć? K

a

=10

−9

HCN H

+

+

CN

α=

Ka

c

a

Forma uproszczona

=

10

−9

0,1

0,01 %

=

Ka (1− α)

c

a

·

α

2

Forma dokładna

Czy skorzystanie ze

wzoru uproszczonego

(1− α)

=10

−4

10

−4

= 1–

1

= 0,9999

SŁUSZNE!

było słuszne?

Jak zmniejszyć stopień dysocjacji?

Przesunąć równowagę „w LEWO” –

HCN H

+

+ CN

– zwiększyć stężenie H

+

lub CN

– czyli dodać np:

HCl

lub

KCN

background image

[HCN]

[H

+

]

· [CN

]

K

=

a

Jaki jest stopień dysocjacji

0,1 M HCN w 0,2 M roztworze HCl

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Jak zmniejszyć stopień dysocjacji?

Przesunąć równowagę „w LEWO” –

HCN H

+

+ CN

HCl – mocny kwas –

100 % dysocjacji

HCl H

+

+ Cl

0,2 M

0,2 M

0,2 M

Nie można stosować

PRAWA ROZCIEŃCZEŃ

dodatek HCl !

=

α=

Ka

c

a

=

Ka (1− α)

c

a

·

α

2

c

a

[CN

]

([H

+

]+[H

+

])

· [CN

]

HCl

HCN

<<<

>>>

=

0,2·[CN

]

0,1

K

a

=

2·[CN

]

=

10

−9

[CN

]

=

5·10

−10

=

[CN

]

c

a

α

=

5·10

−10

0,1

=

5·10

−9

=

0,0000005 %

[bez HCl

α = 0,01 %

]

background image

Słabszy

kwas

Silniejszy

kwas

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Dysocjacja kwasów

wielozasadowych

Przykład: – kwas węglowy H

2

CO

3

H

2

CO

3

H

+

+ HCO

3

(1)

HCO

3

H

+

+ CO

3

2−

(2)

Stałe dysocjacji

[H

2

CO

3

]

[H

+

]

· [HCO

3

]

K

a1

=

= 9,1·10

−7

[HCO

3

]

[H

+

]

· [CO

3

2−

]

K

a2

=

= 2,7·10

−10

Obydwie równowagi

istnieją jednocześnie

Jony H

+

są wspólne

α

1

=

[HCO

3

]

c

a

α

2

=

[HCO

3

]

[CO

3

2−

]

α

2

>

α

1

Równowaga (2) przesunięta "w LEWO" przez jony H

+

pochodzące z reakcji (1).

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Chemiczne wskaźniki pH roztworu.

Wskaźniki pH – związki chemiczne, których barwa zmienia się

zależnie od pH środowiska, w którym się
znajdują.

Zmiana barwy następuje w specyficznym dla

każdego wskaźnika zakresie pH.

Przykłady:

Oranż metylowy

pH.

3

0

5

14

Fenoloftaleina

pH. 0

9

14

Błękit bromotymolowy

pH.

6

0

8

14

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Chemiczne wskaźniki pH roztworu.

Wskaźniki uniwersalne – mieszaniny różnych
wskaźników

Wskaźniki o różnych zakresach zmiany
barwy

typowe barwy dla różnych pH

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Dlaczego wskaźniki zmieniają
barwę?

Oranż metylowy (orm) – równowaga dwóch form: H(orm) i H

2

(orm)

+

W roztworze, obie formy współistnieją w równowadze:

H(orm) + H

+

 H

2

(orm)

+

[H

+

] · [H(orm)]

[H

2

(orm)

+

]

K

=

=10

4

Barwa jest wyraźnie czerwona lub żółta
gdy odpowiedniej formy jest co najmniej
10 razy więcej niż drugiej.

K

·

[H(orm)]

[H

2

(orm)

+

]

=

[H

+

]

Przy jakich wartościach pH tak się dzieje?

[H

2

(orm)

+

]

[H(or
m)]

= 10

[H

2

(orm)

+

]

[H(or
m)]

= 0,1

lub

=

[H

+

]

10

−1

10

4

=10

−5

pH=3

pH=5

3

5

H

2

(orm)

+

H(orm)

pH. 0

14

10

4

·

[H(orm)]

[H

2

(orm)

+

]

=

[H

+

]

=

10

10

4

=10

−3

background image

Wykład 13 – RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW

Naturalne wskaźniki pH roztworu.

pH < 5,5 jasnożółta

Herbata czarna

pH > 7,5 ciemnobrązowa

Sok z czerwonej kapusty.

pH

0

7

14


Document Outline


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
13 Równowagi w roztworach elektrolitów słabych
Równowaga w roztworach elektrolitów, NAUKA, chemia, lab
1 Równowagi w roztworach elektrolitów Kwasy i zasady
6 pHelek ul, Temat: Równowaga w roztworach elektrolitów
,podstawy chemii nieorganicznej L,Równowagi w roztworach elektrolitów
,podstawy chemii nieorganicznej L,Równowagi w roztworach elektrolitów

więcej podobnych podstron