Równowagi jonowe w roztworach
Wykład 3
Wykład 3
" Iloczyn jonowy wody
" pH
" Indykatory
" Roztwory buforowe
" Bufor wodorowęglanowy
Równowagi jonowe w roztworach
Braki teorii Arrheniusa
" Rozpuszczalnik nie odgrywa żadnej roli w teorii Arrheniusa,
tymczasem jeżeli rozpuścimy HCl w benzenie, a nie w wodzie,
HCl nie ulegnie dysocjacji. Zatem rodzaj rozpuszczalnika w
istotny sposób wpływa na właściwości kwasowo-zasadowe
substancji.
" Według teorii Arrheniusa sole powinny mieć zawsze odczyn
obojętny. Tymczasem, jeżeli wymieszamy równomolowe ilości
HCl i amoniaku, otrzymamy roztwór o lekko kwaśnym
charakterze, natomiast jeżeli wymieszamy równomolowe ilości
NaOH i kwasu octowego, otrzymamy roztwór o lekko zasadowym
charakterze. Teoria Arrheniusa tego nie wyjaśnia.
Równowagi jonowe w roztworach
Braki teorii Arrheniusa
" Teoria Arrheniusa nie wyjaśnia zasadowego charakteru
związków, które nie posiadają w swojej strukturze grupy
wodorotlenowej, takich jak NH3 albo anilina.
" Wolny proton H+ jest bardzo reaktywny i praktycznie, jak tylko
powstanie reaguje z wodą. Jego stężenie molowe w wodzie
jest szacowane na poziomie 10-130 M!
Równowagi jonowe w roztworach
Teoria kwasów i zasad Brłnsteda-Lowry ego
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Johannes_Br%C3%B8nsted.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/File:Thomas_Martin_Lowry2.jpg
" Kwas jest to każda substancja, od której można oderwać
proton (H+) kwas = donor protonu
" Zasada jest to każda substancja, która może przyłączyć
proton (H+) zasada = akceptor protonu
Równowagi jonowe w roztworach
Teoria kwasów i zasad Brłnsteda-Lowry ego
Wolny jon wodorowy (H+) praktycznie w wodzie jest
nieobecny. Po zwiÄ…zaniu z czÄ…steczkÄ… wody tworzy jon
hydroniowy H3O+.
http://blog.yssd.org/is2/tag/hydronium/
http://www.mikeblaber.org/oldwine/chm1046/notes/AcidBase/DissH2O/DissH2O.htm
Równowagi jonowe w roztworach
Teoria kwasów i zasad Brłnsteda-Lowry ego
Roztwór kwasu solnego powstaje poprzez przeniesienie
protonu (H+) z chlorowodoru na wodÄ™. W procesie tym woda
odgrywa rolę zasady w rozumieniu teorii Brłnsteda-Lowry ego.
HCl + H2O H3O+ + Cl-
http://www.quarkology.com/12-chemistry/93-acidic-environment/93D-behaviour.html
Równowagi jonowe w roztworach
Teoria kwasów i zasad Brłnsteda-Lowry ego
Amoniak (NH3) reaguje z wodą, przyłączając proton (H+) do
atomu azotu, w tym przypadku woda jako donor protonu
pełni rolę kwasu (wg teorii Brłnsteda-Lowry ego).
NH3 + H2O "! NH4+ + OH-
http://www.quarkology.com/12-chemistry/93-acidic-environment/93D-behaviour.html
Równowagi jonowe w roztworach
Sprzężone pary kwas - zasada
Przeniesienie protonu jest istotą reakcji kwasów i zasad
Brłnsteda-Lowry ego. Zasada sprzężona z kwasem powstaje
wtedy, gdy kwas oddaje proton. Kwas sprzężony z zasadą
powstaje, gdy zasada przyłącza proton. Całkowita reakcja
kwas  zasada wg Brłnsteda-Lowry ego zawiera w sobie
dwie sprzężone pary kwas-zasada.
oddaje H+ przyjmuje H+
HA A- BH+
B
przyjmuje H+
oddaje H+
sprzężony
kwas sprzężona zasada
kwas
zasada
Równowagi jonowe w roztworach
Sprzężone pary kwas - zasada
reakcja do tyłu:
reakcja do przodu:
" Jon A- jako akceptor protonu
" HA jako donor protonu do
z jonu hydroniowego H3O+
wody pełni rolę kwasu.
pełni rolę zasady.
" Woda jako akceptor
" H3O+ jako donor protonu
protonu odebranego od
(H+) do jonu A- odgrywa rolÄ™
HA pełni rolę zasady.
kwasu.
http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/theories.html
Równowagi jonowe w roztworach
Sprzężone pary kwas - zasada
reakcja do tyłu:
reakcja do przodu:
" Amoniak jako donor protonu
" Amoniak jako akceptor
do jonu wodorotlenowego pełni
protonu pochodzÄ…cego od
rolÄ™ kwasu.
wody pełni rolę zasady.
" Jon wodorotlenowy jako
" Woda jako donor protonu
akceptor protonu
przekazywanego do
pochodzÄ…cego od amoniaku
amoniaku pełni rolę
pełni rolę zasady.
kwasu.
http://www.chemguide.co.uk/physical/acidbaseeqia/theories.html
Równowagi jonowe w roztworach
Sprzężone pary kwas - zasada
Woda zachowuje siÄ™ jak zasada, gdy jest donorem H+,
albo jak kwas, gdy jest akceptorem H+. Substancje, które
mogą być zarówno zasadami, jak i kwasami nazywamy
substancjami ampfiprotycznymi. Woda jest donorem
H+, kiedy reaguje z silniejszÄ… zasadÄ… i akceptorem H+,
kiedy reaguje z silniejszym kwasem.
H3O+
H2O OH-
zasada kwas
H2CO3
HCO3- CO32-
Równowagi jonowe w roztworach
Silne i słabe kwasy
O sile kwasu decyduje ilość moli H3O+ , które powstają z
każdego mola dysocjującego kwasu. Silne kwasy
przekazują H+ na tyle łatwo, że ich dysocjacja w wodzie jest
niemal całkowita.
HCl (g) + H2O (l) H3O+ (aq) + Cl- (aq)
Równowagi jonowe w roztworach
Silne i słabe kwasy
SÅ‚abe kwasy dysocjujÄ… w wodzie w niewielkim stopniu,
tylko mały procent H+ jest przenoszony ze słabego kwasu
do H2O, co skutkuje powstaniem małej ilości H3O+.
Natomiast zasada sprzężona ze słabym kwasem jest silna.
CH3COOH (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
Równowagi jonowe w roztworach
Silne i słabe zasady
O sile zasady decyduje ilość moli jonów OH-, które
powstają na każdy mol rozpuszczonej zasady. Silne
zasady dysocjujÄ… na kationy metali i jony hydroksylowe
(LiOH, NaOH, KOH).
H2O
KOH (s)
K+ (aq) + OH- (aq)
Równowagi jonowe w roztworach
Wybrane sprzężone pary kwas - zasada
kwas sprzężona zasada
SILNE KWASY
WzrastajÄ…ca
siła
kwas hydrojodowy HI I- Jon jodkowy
kwasu
kwas hydrobromowy HBr Br- Jon bromkowy
kwas nadchlorowy HClO4 ClO4- Jon nadchloranowy
Kwas solny HCl Cl- Jon chlorkowy
Kwas azotowy HNO3 NO3- Jon azotanowy
SA
ABE KWASY
Jon hydroniowy H3O+ H2O woda
Kwas fosforowy H3PO4 PO43- Jon fosforanowy
Kwas octowy CH3COOH CH3COO- Jon octanowy
WzrastajÄ…ca
Jon amonowy NH4+ NH3 amoniak
siła
zasady
woda H2O OH- Jon wodorotlenowy
Równowagi jonowe w roztworach
Stała dysocjacji dla słabych kwasów
Kwasy w zależności od tego, jak dysocjują w wodzie, różnią
się mocą. W przypadku słabych kwasów obserwuje się
równowagę pomiędzy formami zdysocjowanymi i
niezdysocjowanymi.
HCHO2 (aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + CHO2- (aq)
kwas mrówkowy
jon mrówczanowy
Ka = [H3O+ ]·[CHO2-] = 1.8 x 10-4
[HCHO2]
kwasowa stała dysocjacji
Równowagi jonowe w roztworach
Stała dysocjacji dla słabych kwasów
Im niższa wartość Ka tym słabszy kwas.
Kwas węglowy  kwas dwuprotonowy,
dysocjuje dwustopniowo
education.com
Równowagi jonowe w roztworach
Charakterystyka kwasów
Silne kwasy SÅ‚abe kwasy
równowaga w kierunku w kierunku
produktów substratów
(zjonizowane) (niezjonizowane)
Ka duża mała
[H3O+] i [A-] 100% wartości mały procent
początkowej [HA] wartości
poczÄ…tkowej [HA]
sprzężone zasady słabe silne
Równowagi jonowe w roztworach
Jonizacja wody
Woda może być zarówno zasadą, jak i kwasem. W czystej
wodzie H+ jest przenoszony pomiędzy dwiema
czÄ…steczkami wody, w wyniku czego powstajÄ… H3O+ i
OH-, które reagując ze sobą odtwarzają dwie cząsteczki
wody.
http://sandwalk.blogspot.com/2012/08/what-does-ph-mean.html
Równowagi jonowe w roztworach
Jonizacja wody
H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)
Kc = [H3O+] · [OH-]
[H2O] · [H2O]
Pomijamy stałe stężenie wody [H2O]
Kw = [H3O+] · [OH-]
Iloczyn jonowy wody
Równowagi jonowe w roztworach
Jonizacja wody
Kw = [H3O+] · [OH-]
[H3O+] = 1.0 x 10-7 w temp. 25°C
Czysta woda zawiera jednakowe ilości jonów OH- i
hydroniowych.
“!
[H3O+] = [OH-] = 1.0 x 10-7
Kw = [H3O+] · [OH ] = 1.0 × 10 7 × 1.0 × 10 7 = 10 14
Równowagi jonowe w roztworach
Iloczyn jonowy wody
H2O (l) + H2O (l) H3O+ (aq) + OH- (aq)
Kw = [H3O+] · [OH ] = 10 14
[H3O+] = [OH ] roztwór obojętny
[H3O+] > [OH ] roztwór kwaśny
[H3O+] < [OH ] roztwór zasadowy
Równowagi jonowe w roztworach
Iloczyn jonowy wody
Iloczyn jonowy wody może zostać użyty do obliczenia
[H3O+] i [OH-] w roztworze.
[OH-] = Kw [H3O+] = Kw
[H3O+] [OH-]
Równowagi jonowe w roztworach
Iloczyn jonowy wody
Dla dowolnego roztworu wodnego, iloczyn [H30+] · [OH-] jest
zawsze równy Kw (1.0 x 10-14) w 25°C.
Rodzaj roztworu [H3O+] [OH-] Kw (25°C)
obojętny 1.0 x 10-7 1.0 x 10-7 1.0 x 10-14
kwaśny 1.0 x 10-2 1.0 x 10-12 1.0 x 10-14
kwaśny 2.5 x 10-5 4.0 x 10-10 1.0 x 10-14
zasadowy 1.0 x 10-8 1.0 x 10-6 1.0 x 10-14
zasadowy 5.0 x 10-11 2.0 x 10-4 1.0 x 10-14
Równowagi jonowe w roztworach
Obojętne, kwaśne i zasadowe roztwory
100
H3O+ OH-
10-7
H3O+ OH-
OH- H3O+
10-14
[H3O+] [OH-] [H3O+] [OH- ] [H3O+] [OH-]
r-r kwaśny r-r obojętny r-r zasadowy
stężenie (mol/L)
Równowagi jonowe w roztworach
Skala pH
Stężenie molowe jonów H3O+ w skali logarytmicznej
zostało wprowadzone przez P.L. Słrensen a (1909).
pH = - log [H3O+]
10-14 = 0.000000000000014
100 = 1
H3O+
100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14
Wzrastający charakter kwaśny Wzrastający charakter zasadowy
pH
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
r-r obojętny
Równowagi jonowe w roztworach
Skala pH
" pH 0 - 2 silnie kwaśny roztwór
" pH 2  4 średnio kwaśny roztwór
" pH 4 - 7 słabo kwaśny roztwór
" pH =7  roztwór obojętny
" pH 7 -10 słabo zasadowy roztwór
" pH 10  12 średnio zasadowy roztwór
" pH 12 -14 silnie zasadowy roztwór
Równowagi jonowe w roztworach
Skala pH
pH = 7 odczyn obojętny
pH <7 odczyn kwaśny
pH>7 odczyn zasadowy
http://www.wigo.pl/artykuly/cala-prawda-o-wodzie-z-osmozy
Równowagi jonowe w roztworach
Skala pH
pH = - log [H3O+]
pOH = - log [OH-]
pK = -log K
log(a x b) = log a + log b; log(ab) = b x log a; log 10 = 1
log ([H3O+] · [OH-]) = log (10-14)
log [H3O+] + log [OH-] = -14 x log 10 / x (-1)
-log [H3O+] - log [OH-] = 14
pH + pOH = 14
pOH = 14  pH
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH - indykatory
Najprostszy sposób pomiaru pH polega na stosowaniu
wskaz
ników (indykatorów). Pomiar ten obarczony jest dużą
niedokładnością, wynoszącą ok. 1 jednostki pH (w
szczególnych przypadkach 0.2 jednostki).
http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Indicateurs_color%C3%A9s_de_pH.jpg
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH - indykatory
Wskaz
niki (indykatory) są to związki organiczne, będące
słabymi kwasami lub zasadami, których formy protonowane
(kwasowe) i zdeprotonowane (zasadowe) różnią się
kolorem.
http://braukaiser.com/wiki/index.php?title=An_Overview_of_pH
http://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Indicador.JPG
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH - indykatory
Barwa w środowisku kwaśnym pochodzi od
zdeprotonowanej formy HIn, natomiast w środowisku
zasadowym wskaz
nik wykazuje zabarwienie pochodzÄ…ce
od formy protonowanej In- .
HIn + H2O In- + H3O+
KHIn = [H3O+] · [In-]
[HIn]
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH - indykatory
KHIn = [H3O+] · [In-]
[HIn]
- log(KHIn) = -log( [H3O+] · [In-] )
[HIn]
pKHIn = pH  log([In-])
[HIn]
Jeżeli pKHIn = pH
0=  log ([In-] ) log ( [In-] ) = 0 [In-] = 100

[HIn] [HIn] [HIn]
[In-] = [HIn]
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH - indykatory
Jeżeli pH = pKHIn to stężenia obu form indykatora są sobie
równe [HIn] = [In-].
Wartość pH, wobec którego obie formy wskaz
nika
występują w r-rze w równych ilościach nazywa się
wykładnikiem wskaz
nika i jest oznaczane pKHIn.
1 : 1
HIn In-
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH - indykatory
HIn + H2O In- + H3O+
Jeżeli dodamy H30+, równowaga przesunie się w lewo i
przeważa forma protonowana HIn.
HIn
HIn + H2O In- + H3O+
HIn
Jeżeli dodamy OH-, równowaga przesunie się w prawo i
przeważa forma zdeprotonowana In-.
HIn + H2O In- + H3O+
Równowagi jonowe w roztworach
Błękit bromotymolowy
zakres 6.0  7.7
6.0 7.7
pH poniżej 6.0  kolor żółty
kolor żółty
pH powyżej 7.7  kolor niebieski
 kolor niebieski
pH = pKHIn = 7.1  kolor zielony (żółty + niebieski)
żółty
pH < 6.0
pH > 7.7
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH - indykatory
Zakres wskaz
nika (zmiana barwy) mieści się w granicach
pH= pKHIn Ä… 1.
http://wta.org.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=103:woda&catid=38:chemia&Itemid=81
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/be/PH_indicator_paper.jpg
Równowagi jonowe w roztworach
Naturalnie występujące indykatory pH
Antocyjany  grupa związków organicznych z klasy
flawonoidów, które w zależności od pH przyjmują barwę od
czerwonej po fioletową. Występują m.in. w porzeczkach,
malinach, czerwonej kapuście.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Blue_Hydrangea.jpg
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Hortensiapink.JPG
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Indicateur_chou_rouge.jpg
Hortensja Hortensja
Gleba kwaśna Gleba zasadowa
Równowagi jonowe w roztworach
Pomiar pH pH-metr
Do dokładniejszych pomiarów pH stosuje się pomiary
pehametryczne, wykonywane za pomocą pH-metrów. pH-
metr jest rodzajem woltomierza, który mierzy różnicę
potencjałów między dwiema elektrodami zanurzonymi w
roztworze. Wyświetlacz jest tak skalibrowany, że możliwy
jest bezpośredni odczyt wartości pH.
http://en.wikipedia.org/wiki/File:PH_Meter.jpg
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory
Roztwory buforowe  roztwory, które nie zmieniają pH mimo
wprowadzenia do nich niewielkich ilości mocnego kwasu lub
mocnej zasady, jak również pod wpływem rozcieńczania wodą.
NaOH
HCl
pH=7 pH=12
pH=7 pH=3
woda woda
woda woda
NaOH
HCl
pH=6.9 pH=7.1
pH=7 pH=7
bufor bufor bufor bufor
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory - rodzaje
" Bufory kwaśne  mieszanina słabego kwasu i jego soli z
mocnÄ… zasadÄ…, np. CH3COOH i CH3COONa;
" Bufory zasadowe  mieszaniny słabej zasady i jej soli z
mocnym kwasem, np. NH3 i NH3Cl
" Bufory zasadowe - mieszaniny wodorosoli, np. NaH2PO4
i Na2HPO4
Równowagi jonowe w roztworach
Pojemność buforowa
Liczba moli mocnej zasady lub mocnego kwasu, która
musi być dodana do 1 litra roztworu buforowego, aby
spowodować zmianę pH o jednostkę.
http://chemcollective.org/activities/tutorials/buffers/buffers5
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory kwasowe
Roztwór buforowy kwasowy składa się ze słabego kwasu i soli tego kwasu z
mocnÄ… zasadÄ…  np. kwasu octowego (CH3COOH) i octanu sodu
(CH3COONa). Roztwór zawierający równomolowe ilości kwasu octowego
(CH3COOH) i octanu sodu (CH3COONa) utrzymuje pH o wartości około 4.74.
CH3COOH (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
większość
większość
pochodzi od
pochodzi od
kw. octowego
octanu sodu
CH3COOH CH3COO-
słaby kwas sprzężona zasada
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory kwasowe
Dodanie H30+ przesuwa równowagę w lewo.
CH3COOH (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
większość
większość
pochodzi od
pochodzi od
kw. octowego
octanu sodu
CH3COOH
H30+
CH3COOH CH3COO-
CH3COO-
Słaby kwas Sprzężona zasada Słaby kwas Sprzężona zasada
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory kwasowe
Dodanie OH- przesuwa równowagę w prawo.
CH3COOH (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
większość
większość
pochodzi od
pochodzi od
kw. octowego
octanu sodu
CH3COO-
OH-
CH3COOH CH3COO-
CH3COOH
Słaby Sprzężona
Słaby Sprzężona
kwas zasada
kwas zasada
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory kwasowe
Jak obliczyć pH buforu kwasowego?
CH3COOH (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
większość
większość
pochodzi od
pochodzi od
kw. octowego
octanu sodu
Ka = [H3O+] · [CH3COO-]
[CH3COOH]
Przekształcamy równanie:
[H3O+] = Ka · [CH3COOH]
[CH3COO-]
Logarytmujemy obustronnie:
-log [H3O+] = -logKa  log [CH3COOH]
[CH3COO-]
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory kwasowe
Jak obliczyć pH buforu kwasowego?
-log [H3O+ ] = -logKa  log [CH3COOH]
[CH3COO-]
pH = pKa  log [CH3COOH]
[CH3COO-]
[CH3COOH] H" CCH3COOH [CH3COO-] H" C CH3COONa
CH3COOH (aq) + H2O (l)
H3O+ (aq) + CH3COO- (aq)
większość większość
pochodzi od pochodzi od
kw. octowego octanu sodu
pH = pKa  log C CH3COOH
równanie Hendersona Hasselbalcha
CCH3COONa
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory zasadowe
Roztwór buforowy zasadowy składa się ze słebej zasady i soli tej zasady z
mocnym kwasem, np. amoniak NH3 i chlorek amonu NH4Cl. Roztwór
zawierający równomolowe ilości amoniaku i chlorku amonu utrzymuje pH o
wartości około 9.25.
NH3 + H2O NH4+ + OH-
większość
większość
pochodzi od
pochodzi od
amoniaku
chlorku amonu
NH3 NH4+
Słaba zasada Sprzężony kwas
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory zasadowe
Dodanie H30+ przesuwa równowagę w prawo.
NH3 + H2O NH4+ + OH-
większość
większość
pochodzi od
pochodzi od
chlorku amonu
amoniaku
NH4+
H30+
NH3 NH4+
NH3
Słaba Słaba Sprzężony
Sprzężony
zasada zasada kwas
kwas
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory zasadowe
Dodanie OH- przesuwa równowagę w lewo.
NH3 + H2O NH4+ + OH-
większość
większość
pochodzi od
pochodzi od
chlorku amonu
amoniaku
OH-
NH3
NH3 NH4+
NH4+
Słaba Sprzężony Słaba Sprzężony
zasada kwas zasada kwas
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory zasadowe
Jak obliczyć pH buforu zasadowego?
NH3 + H2O NH4+ + OH-
większość większość
pochodzi od pochodzi od
amoniaku chlorku amonu
Kb = [NH4+ ] · [OH-]
[NH3]
Przekształcamy wzór na Kb:
[OH-] = Kb · [NH3]
[NH4+]
Logarytmujemy obustronnie:
-log [OH-] = -log Kb - log [NH3]
[NH4+]
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory zasadowe
-log [OH- ] = -log Kb - log [NH3]
[NH4+]
pOH = pKb - log [NH3]
[NH4+]
NH3 + H2O NH4+ + OH-
większość większość
pochodzi od pochodzi od
amoniaku chlorku amonu
[NH3] H" CNH3 [NH4+] H" CNH4Cl pH = 14 - pOH
pH = 14 - pKb  log CNH3 równanie Hendersona Hasselbalcha
CNH4Cl
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor fosforanowy
Bufor fosforanowy jest przykładem roztworów
buforowych zawierajÄ…cych wodorosole, takie jak np.
NaH2PO4 i Na2HPO4 lub Na2HPO4 i Na3PO4.
Ka1 = 7.25×10-3
Ka2 = 6.31×10-8
Ka3 = 4.80×10-13
http://www.mlyniec.gda.pl/~chemia/ogolna/substancje/substancja_elektrolity.htm
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor fosforanowy
H2PO4- (aq)+ H20 (l) HPO42- (aq)+ H30+ (l)
Ka2 = [HPO42- ] · [H30+]
[H2PO42-]
Możemy przekształcić wyrażenie na Ka2:
[H30+] = Ka2 [H2PO42-]
[HPO42- ]
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor fosforanowy
Ka2 [H2PO42-] proporcja [H30+] pH
[HPO42-]
6.2 x 10-8 1.0M / 0.1M 10/1 6.2 x 10-7 6.21
6.2 x 10-8 1.0M / 1.0M 1/1 6.2 x 10-8 7.21
6.2 x 10-8 0.1M / 1.0M 1/10 6.2 x 10-9 8.21
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory - podsumowanie
Bufory to roztwory słabych kwasów i sprzężonych z nimi
zasad (np. CH3COOH / CH3COO-, HCOOH / HCOO-,
HCO3- / CO22-, H2PO4- / HPO42- lub HPO42- / PO43-) albo
roztwory słabych zasad i sprzężonych z nimi kwasów (np.
NH3/NH4+). O odczynie pH takich roztworów decyduje
wzajemna proporcja pomiędzy obiema formami
(kwas/sprzężona zasada; zasada/sprzężony kwas).
Równowagi jonowe w roztworach
Bufory - podsumowanie
Dodanie niewielkich ilości mocnej zasady lub mocnego
kwasu nie zmienia pH takiego układu, najbardziej
optymalny jest układ buforujący, w którym wzajemna
proporcja obu składników wynosi 1:1. Dodanie zbyt dużej
ilości mocnego kwasu lub mocnej zasady prowadzi do
przekroczenia pojemności buforowej i dużej zmiany pH!!!
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor wodorowęglanowy
Roztwory buforowe odgrywają ważną rolę w procesach
biochemicznych organizmów roślinnych i zwierzęcych,
zapewniając ściśle określoną kwasowość środowiska,
zmiennÄ… w bardzo wÄ…skim tylko zakresie (m.in. soki
komórkowe, krew, limfa).
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor wodorowęglanowy
Wartość pH może ulegać w organizmie tylko nieznacznym
zmianom. Przekroczenie wartości pH krwi powyżej 7.6
(zasadowica) lub poniżej 7.2 (kwasica) powoduje śmierć.
Odczyn krwi jest kontrolowany przez kilka różnych
układów buforujących, z których najważniejszy jest bufor
wodorowęglanowy.
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor wodorowęglanowy
H2CO3 kwas węglowy
HCO3- jon wodorowęglanowy
CO2 + H2O H2CO3 H3O+ + HCO3-
CO2  końcowy produkt metabolizmu, część CO2 trafia do
płuc, reszta rozpuszcza się w płynach ustrojowych, tworząc
kwas węglowy;
H2CO3  jako słaby kwas dysocjuje w niewielkim stopniu na
jon wodorowęglanowy i hydroniowy (H3O+);
HCO3- - wytwarzany przez nerki.
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor wodorowęglanowy
Nadmiar H3O+ reaguje z HCO3-
CO2 + H2O H2CO3 H3O+ + HCO3-
Nadmiar OH- reaguje z H2CO3
CO2 + H2O H2CO3 H3O+ + HCO3-
Ka = [H3O+] · [HCO3-]
[H2CO3]
Aby podtrzymać właściwy zakres pH (7.35  7.45),
proporcja H2CO3/HCO3- musi wynosić 1 do 10.
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor wodorowęglanowy
CO2 + H2O H2CO3 H3O+ + HCO3-
W organizmie stężenie kwasu węglowego jest ściśle
powiązane z cząstkowym ciśnieniem CO2.
CO2 Ä™! H2CO3 Ä™! H3O+Ä™! pH “!
kwasica
CO2 “! H2CO3“! H3O+“! pH Ä™!
zasadowica
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor wodorowęglanowy
Kwasica oddechowa: CO2Ä™! pH “! Zasadowica oddechowa: CO2 “! pH Ä™!
Objawy: zaburzenia oddychania, Objawy: drętwienie, zwiększona
senność, osłabienie, śpiączka, ból szybkość i głębokość oddechów,
głowy tężyczka
Przyczyny: choroby serca i płuc, Przyczyny: hiperwentylacja
zahamowanie czynności spowodowana strachem,
ośrodkowego układu nerwowego gorączka, histeria, hipoksja
Leczenie: usunięcie czynnika Leczenie: usunięcie czynnika
sprawczego, podanie kroplówki z sprawczego, oddychanie do
anionami wodorowęglanowymi papierowej torebki.
Równowagi jonowe w roztworach
Bufor wodorowęglanowy
http://www.education.com/study-help/article/biology-help-control-respiration-body/
Równowagi jonowe w roztworach
Dziękujęza uwagę