Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
XIb. ELEKTROLITY cd.
6. Wodorotlenki
Wodorotlenkami nazywa się związki nieorganiczne,
w których we wzorze wyró\
nia się kation metalu lub
kation amonowy (NH4+) oraz grupę wodorotlenową (OH-).
Np: NaOH, Ca(OH)2, Al(OH)3, Fe(OH)3.
Wodorotlenki, których wodne roztwory mają odczyn
wyraz
nie zasadowy, nazywamy zasadami. Są to
wodorotlenki mocne.
Np: NaOH, KOH, Ca(OH)2.
Ale zasadą jest równie\
wodny roztwór amoniaku
(NH3�"H2O). Reakcje dysocjacji elektrolitycznej:
�"
�"
�"
NaOH
Na+ + OH-


NH3 � H2O �!
�! NH4 + + OH-
�!
�!
18 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Wodorotlenki dzielimy na:
- wodorotlenki zasadowe - reagują tylko z kwasami;
np: NaOH, Ca(OH)2:
Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl2 + 2H2O
- wodorotlenki amfoteryczne - reagują z kwasami
i zasadami;
np: Al(OH)3, Zn(OH)2.
Stechiometryczny zapis reakcji roztwarzania
wodorotlenku cynku w kwasach i zasadach:
Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O
Zn(OH)2 + 2NaOH = Na2[Zn(OH)4]
19 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
7. Sole
W wyniku reakcji kwasu z wodorotlenkiem
(tzw. reakcja zobojętnienia) powstają sole.
Przykłady:
HCl + NaOH = NaCl + H2O
chlorek sodu
2HNO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + H2O
azotan wapnia
H2SO4 + 2NH3H2O = (NH4)2SO4 + 2H2O
siarczan amonu
2H3PO4 + 3Mg(OH)2 = Mg3(PO4)2 + 6H2O
fosforan magnezu
Sole są związkami stałymi o budowie krystalicznej.
W węzłach ich sieci są kationy metali i aniony reszt
kwasowych.
20 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Sole mogą te\
powstać w reakcjach:
- tlenek kwasowy + tlenek zasadowy
np: CO2 + CaO = CaCO3
- tlenek zasadowy + kwas
np: CaO + 2HCl = CaCl2 + H2O
- tlenek kwasowy + zasada
np: SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
Poznane tutaj sole są solami obojętnymi.
21 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Są te\
wodorosole i hydroksosole.
Wodorosole (inaczej sole kwaśne) powstają przez
niecałkowite zobojętnienie kwasu wieloprotonowego
zasadą. Przykłady:
H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O
wodorosiaczan sodu
H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 + 2H2O
wodorofosforan wapnia
2H3PO4 + Ca(OH)2 = Ca(H2PO4)2 + 2H2O
dwuwodorofosforan wapnia
Hydroksosole (inaczej sole zasadowe) powstają
przez niecałkowite zobojętnienie kwasem wodorotlenku
posiadającym więcej ni\
jedną grupę OH-. Przykłady:
Mg(OH)2 + HCl = Mg(OH)Cl + H2O
chlorek hydroksomagnezu
22 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Niektóre sole są bardzo trudno rozpuszczalne
w wodzie. Przykłady:
- większość siarczków np. CuS, HgS,
- większość fosforanów np. Ca3(PO4)2 ,
- niektóre chlorki np. AgCl,
- niektóre siarczany np. CaSO4.
23 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
8. Hydroliza soli
a) Odczyn roztworów wodnych
kwasów
kwaśny; pH < 7,0


zasad
zasadowy; pH > 7,0


Jaki jest odczyn roztworu wodnego soli - obojętny?
(1) NaCl
Na+ + Cl- pH = 7,0


(2) NH4Cl
NH4+ + Cl- pH < 7,0


(3) CH3COONa
CH3COO- + Na+ pH > 7,0


Dlaczego odczyn soli (2) i (3) nie jest obojętny?
Przyczyną jest zjawisko hydrolizy
Hydrolizą nazywamy proces rozkładu jakiejś substancji
(soli) następujący pod wpływem wody.
Ściślej: hydrolizie ulegają jony wywodzące
się z danej soli.
24 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
I tak hydrolizie ulegają jony:
reakcja (2) NH4+
(3) CH3COO-
hydrolizie nie ulegają natomiast jony Na+ czy Cl-
b) Opis ilościowy reakcji hydrolizy
1o NH4+ + H2O �!
�! NH3H2O + H+
�!
�!
odczyn słabo kwaśny
+
[NH3 �" H2O][H ]
�"
�"
�"
,
Kh =
+
[NH4 ][H2O]
+
[NH3 �" H2O][H ]
�"
�"
�"
,
= Kh[H2O] =
K
h
+
[NH4]
25 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Pomnó\
my obie strony przez [OH-]
[NH3�" H2O][[H+][OH-]
�"
�"
�"
=
K
h
+
[NH4][OH-]
Kh = Kw
K
b
Je\
eli nie ma dodatkowych jonów "wspólnych":
[NH3 �" H2O] = [H+ ]
�"
�"
�"
c+2
�2 s
�
�
�
cp
H
= =
K
h
�
�
�
cp - cH+ 1 - �
s
� - stopień hydrolizy, 0 < �
� �
� � < 1
� �
p
dla � �
� << 1 Kh = �2 cs
� �
� �
26 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
2o CH3COO- + H2O �!
�! CH3COOH + OH-
�!
�!
odczyn słabo zasadowy
[CH3COOH][OH- ]
,
Kh =
[CH3COO-][H2O]
[CH3COOH][OH- ]
= = Kw
K
h
[CH3COO-]
K
a
Je\
eli nie ma dodatkowych jonów "wspólnych":
2
cOH-
�"
�"cp
�"
�2 s
� �"
�
�
= =
K
h
�
�
�
cp - cOH- 1 - �
s
27 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
3o NH4+ + CH3COO- + H2O �! �"
�! NH3 �" H2O + CH3COOH
�! �"
�! �"
Odczyn tego typu soli zale\
y od tego co jest
 mocniejsze , tj. kwas czy zasada:
W przypadku CH3COONH4: pKa = pKb, [H+] = [OH-] i dla
[H+] cH+ = Ka
=
[OH-]
cOH- K
b
pKw = 14,00 mamy pH = 7,0
Inne jony ulegające hydrolizie:
Zn2+ + H2O = [ZnOH]+ + H+
Al3+ + H2O = [AlOH]2+ + H+
CO32- + H2O = HCO3- + OH-
28 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
9. Roztwory buforowe (bufory)
Bufory są to roztwory wodne, których pH nie zmienia się
przy dość znacznych rozcieńczeniach, oraz w których
dodatek niewielkich ilości mocnego kwasu lub mocnej
zasady powoduje małe zmiany kwasowości
(zasadowości) roztworu.
Roztworem buforowym mo\
e być roztwór wodny:
- słabej zasady i jej soli,
- roztwór słabego kwasu i jego soli,
- roztwór dwóch soli słabego kwasu wieloprotonowego.
a) Bufor: Słaby kwas + jego sól, np.
CH3COOH + CH3COONa
Równowagę w tej mieszaninie opisuje reakcja:
CH3COOH = CH3COO- + H+
29 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Wpływ jonów octanowych pochodzących od octanu sodu
- cofa się dysocjacja.
Stała równowagi kwasu octowego. Ka, w obecności
octanu sodu przyjmuje postać:
+ �" cp
�"
�"
�"
p p
cs , ck - stę\
enia
= cH s
K
a
cp
k początkowe octanu sodu
p
i kwasu octowego
cH+ = Ka �" ck
�"
�"
�"
+
+
+
cp
s
np
k
p p
V
cH+ = Ka �" ck = Ka = Ka nk
�"
�"
�"
+
+
+
np
s
cp np
s s
V
1o Wpływ rozcieńczenia (w określonych granicach)
- [H+] nie zmienia się
30 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
2o Wpływ dodatku niewielkiej ilości mocnego kwasu
- niewielka zmiana pH roztworu
CH3COOH = CH3COO- + H+
H+ z mocnego kwasu
Dysocjacja cofa się - równowaga przesuwa się w lewo
3o Wpływ dodatku niewielkiej ilości mocnej zasady
CH3COOH = CH3COO- + H+
OH- z mocnej zasady
Dysocjacja zwiększa się - równowaga przesuwa się
w prawo
b) Bufor: słaba zasada + jej sól:
NH3 �"
�" H2O + NH4Cl
�"
�"
p p
z z
[OH-] = Kb �" cp = Kb np
�"
�"
�"
c n
s s
31 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
c) Bufor: mieszanina dwóch soli tego samego kwasu:
NaH2PO4 + Na2HPO4
(kwas) (sól)
H2PO4- �!
�! HPO4 2- + H+ (Ka2)
�!
�!
�"
�"
�"
+ �" cp cH+ �" cp
�"
�"
�"
Na2HPO4
= cH s =
K
a2
cp cp
k
NaH2PO4
�" cp
�"
�"
�"
K
a2
NaH2PO4
cH+ =
+
+
+
cp
Na2HPO4
32 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
10. Iloczyn rozpuszczalności
Niektóre elektrolity cechuje niska lub bardzo niska
rozpuszczalność w wodzie.
Wez
my nasycony roztwór wodny AgCl:
AgCl �!
�!Ag+ + Cl-
�!
�!
dla I = const.
+ �! roztwór
�!
�!
�!
Ag+, Cl-
[Ag ][Cl -] W roztworze nasyconym
nasycony
K =
[AgCl] = const.
[AgCl] �!osad AgCl
�!
�!
�!
[Ag+][Cl-] = K �"
�" [AgCl] = Ir
�"
�"
Ir - iloczyn rozpuszczalności dla I = const. i T = const.
+ -
+ -
+ -
Dla siarczku cyny(IV):
SnS2 �! Sn4+ + 2S2-
�! +
�! +
�! +
Ir = [Sn4+][S2-]2
+ -
+ 3-
+ -
Dla fosforanu wapnia:
Ca3(PO4 )2 �! 3Ca2+ + 2PO4-
�! +
�! +
�! +
Ir = [Ca2+]3[PO43-
]2
33 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Iloczyn rozpuszczalności jest iloczynem
ze stę\
eń najprostszych postaci jonów
związku słabo rozpuszczalnego
i jest wielkością stałą w danej
temperaturze i sile jonowej.
W tabelach często zamiast Ir podaje się pIr : pIr = -logIr
34 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Tabela rozpuszczalności wybranych związków nieorganicznych:
OH- F- Cl- Br- I- S2- SO42- CO32- PO43-
Na+
K+
Mg2+ B B B B
Ca2+ B B B B
Al3+ B B B B B
Pb2+ B B B B ś Cza B B B
Zn2+ B B B B B
Ag+ Br B ś ś Cza ś ś
Cu2+ N Br Cza N N
Fe2+ B Cza B N
Fe3+ Br Br Br Br ś
Ni2+ Z Cza Z Z
Co2+ R Cza Cze Fi
Cr3+ Z Z Cza Z
Kolory związków trudnorozpuszczalnych:
B - biały Cza  czarny Cze - czerwony Br - brązowy
R - ró\
owy Z - zielony N - niebieski Fi - fioletowy
ś - \
ółty
Puste pole oznacza i\
dany związek chemiczny jest rozpuszczalny
w wodzie.
35 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Przykładowe wartości pIr dla I = 0 w temp. 298 K
Ag+ Ba2+ Ca2+ Cd2+ Co2+ Fe2+
11,09 8,69 8,41 12,00 9,98 10,46
CO32-
Mg2+ Ni2+ Pb2+ Zn2+
4,05 8,18 13,13 10,84
Ag+ Al3+ Zn2+ Bi3+ Cr3+ CaH3+ Fe3+
19,89 18,24 32,04 22,89 26,0 6,66 21,89
PO43-
Pb2+ Mg2+
42,10 25,20
Ag+ Al3+ Ba2+ Bi3+ Ca2+ Cd2+ Co2+
AsO43-
22,0 15,80 50,11 9,36 18,17 32,66 28,12
Cu2+ Cr3+ Fe3+ Mg2+ Mn2+ Ni2+ Pb2+
35,12 20,11 20,24 19,68 28,72 25,51 35,39
Ag+ Bi3+ Cd2+ Co2+ Cu+ Cu2+
49,2 97,0 26,1 20,4 47,6 35,2
Hg2+ Fe2+ Mn2+ Ni2+
S2-
49,2 17,2 9,6 18,5
Pb2+ Sn2+ Zn2+
26,6 25,9 23,8
Ba2+ Ca2+ Pb2+ Sr2+
SO42-
9,77 4,37 7,78 6,49
Ca2+ Mg2+ Pb2+
F-
10,40 8,19 7,57
Pb2+ Ag+
Cl-
4,79 9,75
36 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Jak obliczyć rozpuszczalność związku
słaborozpuszczalnego w czystej wodzie?
(brak dodatkowych jonów wspólnych)
Przykład:
wodny nasycony roztwór Ag2CrO4:
2-
Ag2CrO4 �!
�! 2Ag+ + CrO4
�!
�!
Uwaga:
Ag2CrO4 nale\
y traktować jako związek "zło\
ony"
z Ag+ i CrO4 2-
- inaczej więc nale\
ałoby pisać Ag2[CrO4]
Stę\
enie molowe Ag2CrO4 w roztworze wodnym nad
osadem to tzw. rozpuszczalność tej soli w wodzie - R =
Ir = [Ag+]2 [CrO42-
] = (2R)2 R = 4R3
Ir
R = 3
Stąd:
4
37 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Uwaga: W tych rozwa\
aniach nie uwzględniono
hydrolizy jonów Ag+ i CrO42-
Rozpuszczalność w obecności elektrolitu zawierającego
jony wspólne
Rozpuszczalność Ag2CrO4 w obecności K2CrO4 (jony
wspólne, tj. CrO42-) oznaczane są jako R1:
2-
Ir = [Ag+]2[CrO4 ] = (2R)2 �"
�" (R + cK2CrO4)
�"
�"
Rozpuszczalność zmaleje, więc:
R1 << cK2CrO4
Ir = (2R1)2 �"
�" cK2CrO4
�"
�"
38 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.
 Władysław Walkowiak - Chemia Ogólna. WPC1002w
Ir
2
4R1 =
cK 2CrO 4
Ir
R1 =
4 �" cK 2CrO 4
�"
�"
�"
R1 << R
39 / 39
Rozdział 11b. Równowagi w roztworach wodnych elektrolitów. Kwasy. Zasady. Sole.