DYSOCJACJA KWASÓW
reszta kwasowa
wodór
HR
H2O
R-
H3O+
DYSOCJACJA KWASÓW
Dysocjacja kwasów w roztworach wodnych powinna być
zatem rozpatrywana jak reakcja z wodÄ…:
HqR + aq ›ð (H3O+)aq + (Hq-1R-)aq
(Hq-1R-)aq + aq ›ð (H3O+)aq + (Hq-2R2-)aq
zapis umowny:
HqR ›ð H+ + Hq-1R-
Hq-1R- ›ð H+ + Hq-2R2-
DYSOCJACJA WODOROTLENKÓW
H
M+ O
H
M+ O
H2O
H
M+ O
[M(H2O)n]+
OH-
DYSOCJACJA WODOROTLENKÓW
Dysocjacja wodorotlenków w roztworach wodnych
powinna być zatem rozpatrywana jak reakcja z wodą:
M(OH) + aq ›ð {[M(H2O)n]+}aq + (OH-)aq
zapis umowny:
M(OH) ›ð M+ + OH-
STOPIEC
DYSOCJACJI a
0 źð a źð 1
liczba czÄ…steczek (moli substancji),
które uległy dysocjacji
n
a =ð
n0
stężenia
całkowita liczba cząsteczek (moli
substancji), wprowadzonych do roztworu
STAA
A DYSOCJACJI Kd
..to stała równowagi dla reakcji dysocjacji. Jeżeli
dysocjacja jest wieloetapowa to można zdefiniować stałą
dysocjacji dla każdego etapu
cr(k) ×ðcr(a)
AmBn ›ðA(+ð) +ð(ðAm-ð1B)ð(-ð) Kc(1) =ð
cr(zw )
cr(zw) cr(k) cr(a)
cr(k) ×ðcr(a')
Kc(2) =ð
(ðAm-ð1B)ð(-ð) ›ðA(+ð) +ð(ðAm-ð2B)ð(-ð)
cr(a)
cr(a) cr(k) cr(a )
PRAWO ROZCIEC
CZEC
OSTWALDA
(-ð)
cz
AmBn ›ð A(+ð) +ð (ðAm-ð1B)ð
a =ð
cr(z) cr(k) cr(a) c0
c0  ac0 ac0 ac0
cr(k) ×ðcr(a)
ac0 ×ðac0
Kc(1) =ð
Kc(1) =ð
cr(z)
c0 -ðac0
a ^ 1
a2c0
Kc(1) =ð
Kc(1) ð a2c0
1-ða
Od czego zależy stopień dysocjacji? (1)
1) od stężenia elektrolitu 2) od temperatury
a
a
1
1
c
T
Od czego zależy stopień dysocjacji? (2)
3) od rodzaju rozpuszczalnika
Jeżeli ta sama substancja rozpuszcza się w różnych
rozpuszczalnikach, to jej stopień dysocjacji (przy tym samym
stężeniu i w tej samej temperaturze) jest tym większy im
większa jest przenikalność dielektryczna rozpuszczalnika
Zależność stałej dysocjacji Kd od temperatury
E
sprzyja dysocjacji
energia czÄ…steczek
T
przenikalność
e
dielektryczna
temperatura
utrudnia dysocjacjÄ™
T
stała dysocjacji
Czy stała dysocjacji może zależeć od stężenia elektrolitu?
cr(k) ×ðcr(a)
AmBn ›ðA(+ð) +ð(ðAm-ð1B)ð(-ð)
Kc(1) =ð =ðconst
cr(zw)
cr(zw) cr(k) cr(a)
tak powinno być...
Kd
a tak jest...
c
Atmosfera jonowa
PARY JONOWE
roztwór stężony
roztwór rozcieńczony
c1 < c2
cr(k) ×ðcr(a)
Kc(1) =ð =ðconst
cr(zw )
AmBn ›ðA(+ð) +ð(ðAm-ð1B)ð(-ð)
cr(k) ×ðcr(a)
Kc(1) =ð Ä…ð const
cr(zw )
współczynnik
Zdefiniujemy aktywność a:
aktywności
a = f · c
stężenie
aktywność
aktywność
kationów
anionów
ak ×ðaa
Ka(1) =ð =ðconst
..tak aby:
azw
aktywność
czÄ…steczek
ak ×ðaa fkcr(k) ×ðfacr(a)
Ka(1) =ð =ð
azw fzwcr(zw )
K
Ka(1)
Kc(1)
c
cr(k) ×ðcr(a) fkfa
fkfa
Ka(1) =ð ×ð =ð Kc(1) ×ð
cr(zw ) fzw fzw
Pomiar współczynników aktywności
poszczególnych jonów w roztworze nie
fkfa
Ka(1) =ð Kc(1) ×ð
jest możliwy, dlatego posługujemy się tzw.
fzw
ŚREDNIM WSPÓA
CZYNNIKIEM
AKTYWNOÅšCI f!
ten iloczyn możemy
zmierzyć
fÄ…ð =ð fkfa
Ponieważ oddziaływania międzyjonowe są
fzw l 1
silne a oddziaływania międzycząsteczkowe
fk i fa g 1
są słabe...
2
Ka(1) =ð Kc(1) ×ðfÄ…ð
TEORIA ELEKTROLITÓW MOCNYCH
SIA
A JONOWA m
n  liczba rodzajów jonów w
definicja:
roztworze
n
1
2
m =ð
ci  stężenie molowe jonu i
åðc zi
i
2
i=ð1
zi  Å‚adunek jonu i
przykład: siła jonowa w 1 molowym roztworze CaCl2
n = 2
cCa = 1 mol dm-3 zCa = +2
CaCl2 ®ð Ca2+ + 2Cl-
cCl = 2 mol dm-3 zCl = -1
1 1
2 2
m =ð (ðcCazCa +ðcClzCl)ð=ð (ð1×ð(+ð2)2 +ð 2×ð(-ð1)2)ð=ð 3
2 2
TEORIA ELEKTROLITÓW MOCNYCH
PRAWO SIA
Y JONOWEJ (Lewisa i Randalla)
Średni jonowy współczynnik aktywności f! w
roztworach o takiej samej sile jonowej jest taki sam
TEORIA DEBYE A - HÜCKELA
dla roztworów, w których m źð 0,1
A l 0,51 (temp. 25°C)
2
-ð Azi m
log(ðfi)ðð
B  parametr zależny od efektywnego
1+ð B' m
promienia jonu w roztworze (1  3,6)
dla roztworów, w których m źð 0,01
2
log(ðfi)ðð-ð Azi m log(ðfÄ…ð)ðð-ð Azkza m
lim(ðfi )ð=ð1
lim(ðm)ð=ð 0
m®ð0
c®ð0
ILOCZYN JONOWY WODY
H2O ›ð H+ + OH-
ar(H ) ×ðar(OH )
+ð -ð
fH fOH
+ð -ð
Ka(ðH O)ð =ð =ð Kc(ðH O)ð ×ð
2 2
ar(H O) fH O
2 2
cr(H ) ×ðcr(OH )
+ð -ð
[ðH+ð]ð[ðOH-ð]ð
1
Kc(ðH O)ð =ð =ð
2
cr(H O) [ðH2O]ð
2
[ðH+ð]ð=ð[ðOH-ð]ðð10-ð7 mol×ðdm-ð3 (25°C)
Ka(ðH O)ð ð Kc(ðH O)ð
2 2
ILOCZYN JONOWY WODY
1000g
stężenie czystej wody:
n
18g ×ðmol-ð1 ð55,6mol dm-ð3
cH O =ð =ð
2
V 1dm3
cr(H O) =ð [ðH2O]ð =ðcH O -ð10-ð7 ðcH O =ð const
2 2 2
[ðH+ð]ð=ð[ðOH-ð]ð
[ðH+ð]ð[ðOH-ð]ð
Kc(ðH O)ð =ð
2
[ðH2O]ð
(25°C)
Kw =ð Kc(ðH O)ð ×ð[ðH2O]ð=ð[ðH+ð]ð[ðOH-ð]ð=ð10-ð14
2
pH i pOH (stężeniowe)
pKw = - log(Kw)
wprowadz
my z definicji:
pH = -log([H+]) pOH =  log([OH-])
pKw = - log([H+][OH-]) = -log([H+])  log([OH-]) = pH + pOH
pKw = 14
pKw l 14,9 pKw l 12,8
100°C
0°C
25°C
12,8 < pH + pOH < 14,9
pH i pOH (aktywnościowe)
Kw(a) =ð ar(H ) ×ðar(OH ) =ð const
+ð -ð
Kw = [H+][OH-] l const
pH(a) =ð -ð log(ðar(H ))ð pOH(a) =ð -ð log(ðar(OH ))ð
+ð -ð
(ð =ð pH-ðlog(ðfH )ð
pH(a) =ð -ð log fH ×ð[ðH+ð]ð)ð
+ð +ð
(ð =ð pOH-ðlog(ðfOH )ð
pOH(a) =ð -ðlog fOH ×ð[ðOH-ð]ð)ð
-ð -ð
zwykle:
pH(a)  pH(c) < 0,2
Wpływ obecności mocnych elektrolitów na dysocjację
słabych elektrolitów.
przypadek I  brak wspólnego jonu (1)
elektrolit 1 (mocny): AB ®ð A(+) + B(-)
CD ›ð C(+) + D(-)
elektrolit 2 (słaby):
Aktywnościowa stała dysocjacji elektrolitu słabego CD :
[ðC(+ð)]ð[ðD(-ð)]ð
2
KCD(a) =ð ×ðfÄ…ð
[ðCD]ð
Wpływ obecności mocnych elektrolitów na dysocjację
słabych elektrolitów.
przypadek I  brak wspólnego jonu (2)
W roztworze zawierajÄ…cym elektrolity AB (mocny) + CD
(słaby) siła jonowa jest zwykle duża i f! maleje stając się < 1
rośnie
[ðC(+ð)]ð[ðD(-ð)]ð
2
KCD(a) =ð ×ðfÄ…ð
[ðCD]ð
ma być maleje
stałe
CD ›ð C(+) + D(-)
Wpływ obecności mocnych elektrolitów na dysocjację
słabych elektrolitów.
przypadek II  efekt wspólnego jonu
AB ®ð A(+) + B(-)
elektrolit 1 (mocny) :
AD ›ð A(+) + D(-)
elektrolit 2 (słaby) :
w stanie równowagi:
rośnie
(+ð) (-ð)
éð
AD ›ð A(+) + D(-)
ëðA Å‚ð éð ûð
ûð ëðD Å‚ð
KAD(c) =ð
AD
[ð ]ð
maleje
ROZTWORY BUFOROWE
..to roztwory będące mieszaninami słabych i mocnych
elektrolitów, które w nieznacznym tylko stopniu zmieniają
swoje pH po dodaniu niewielkich ilości mocnych kwasów
lub mocnych zasad
0,1 M CH3COOH
H2O
0,1 M NaCH3COO
+ 1 cm3
+ 1 cm3
1 dm3
1 dm3
pH l 3
pH=4,75
pH=7 1 M HCl
pH=4,76
1 M HCl
RODZAJE ROZTWORÓW BUFOROWYCH
Roztwory zawierające słabe kwasy i sole tych kwasów
z mocnymi zasadami
CH3COOH + NaCH3COO
Roztwory zawierające słabe zasady i sole tych zasad z
mocnymi kwasami
NH3aq + NH4Cl
NH4OH
Jak działają roztwory buforowe?
..dodajmy H+..
NaCH3COO ®ð Na+ + CH3COO-
wspólny jon
CH3COOH ›ð H+ + CH3COO-
H2O
..dodajmy OH-..
..w roztworach buforowych obecne sÄ…
 pułapki dla jonów H+ i OH-...
HYDROLIZA SOLI
... to reakcja pomiędzy jonami pochodzącymi z dysocjacji
soli i jonami pochodzÄ…cymi z dysocjacji wody (H+, OH-).
MeR t Me(+) + R(-)
H2O ›ð H+ + OH-
hydroliza hydroliza
anionowa kationowa
słabe elektrolity
HR(-,0)
Me(OH)(+,0)
HYDROLIZA KATIONOWA
NH4Cl t NH4+ + Cl-
H2O ›ð H+ + OH-
NH3aq
HCl
[H+] > [OH-]
(NH4OH)
mocny elektrolit
słaby elektrolit
roztwór ma odczyn kwaśny
HYDROLIZA ANIONOWA
Na2SO3 t 2Na+ + SO3-
H2O ›ð H+ + OH-
HSO3-
NaOH
mocny elektrolit
[H+] < [OH-]
H2SO3
roztwór ma odczyn zasadowy
słabe elektrolity
REGUA
Y DOTYCZ
CE HYDROLIZY SOLI
Warunkiem zajścia HYDROLIZY KATIONOWEJ soli MeR
jest możliwość tworzenia przez jon Me(+) przynajmniej
jednego, słabo zdysocjowanego połączenia z jonami OH-.
Me2+ + OH- ›ð Me(OH)+
MUSI zachodzić
MOŻE zachodzić
Me(OH)+ + OH- ›ð Me(OH)2
Warunkiem zajścia HYDROLIZY ANIONOWEJ soli MeR jest
możliwość tworzenia przez anion R(-) przynajmniej jednego,
słabo zdysocjowanego połączenia z jonami H+.
R2- + H+ ›ð HR-
MUSI zachodzić
HR- + H+ ›ð H2R
MOŻE zachodzić
ILOCZYN ROZPUSZCZALNOÅšCI Lr
forma stężeniowa
roztwór nasycony:
KmAn(s) ›ð mK(+) + nA(-)
K(+) i A(-)
m n
[ðK(+ð)]ð [ðA(-ð)]ð
Kr(c) =ð
const
[ðKmAn(s)]ð
m n
Lr(c) =ð Kr(c) ×ð[ðKmAn(s)]ð=ð[ðK(+ð)]ð [ðA(-ð)]ð
trudno rozpuszczalny elektrolit
rzeczywisty KmAn(s)
ZWI
ZEK ILOCZYNU ROZPUSZCZALNOÅšCI Lr
Z ROZPUSZCZALNOÅšCI
x (mol dm-3)
Jeżeli rozpuszczalność trudno rozpuszczalnego elektrolitu o
wzorze KmAn w wodzie wynosi x, to w roztworze nasyconym
mamy:
KmAn(s) ›ð mK(+) + nA(-)
[K(+)] = m·x [A(-)] = n·x
m n
Lr(c) =ð [ðK(+ð)]ð [ðA(-ð)]ð =ð(mx)m ×ð(nx)n =ðmmnnx(m+ðn)
Lr(c)
m+ðn
x =ð
mmnn
efekty solne
Rozpuszczalność trudno rozpuszczalnych elektrolitów maleje w
roztworach zawierajÄ…cych dobrze rozpuszczalne mocne
elektrolity posiadające z nimi wspólny jon.
efekt solny
I rodzaju
Rozpuszczalność trudno rozpuszczalnych elektrolitów wzrasta w
roztworach zawierajÄ…cych dobrze rozpuszczalne mocne
elektrolity nie posiadające z nimi wspólnego jonu.
efekt solny
II rodzaju