2009 01 024807

G. W \utLuxt. S. 1. Durry. ('Amur vuA»*W» Wloiiwj 2W7 ISBN V7M>-0I-I5)W-1,0 fcy WN PWN ZWl

11.2. Gazy reagujące z wodą

287

11.1

DO ZAPAMIĘTANIA

Zależności równowagowe między gazowymi a rozpuszczonymi w wodzie lotnymi związkami opisane są prawem Hcnry'ego. W przypadku prostych gazów. tj. takich, które nic reagują z wodą. prawo to dokładnie określa ich podział w stanic równowagi. Wiele związków organicznych można zaliczyć do tej kategorii substancji.

11.2. Gazy reagujące z wodą

Ditlenek węgla w wodzie

Wiele gazów o istotnym znaczeniu dla środowiska przyrodniczego, jak ditlenek siarki i amoniak (azan), reaguje z wodą. co sprawia, że ich rozpuszczalność jest w rzeczywistości większa niz wynikająca z prawa Hcnry'cgo. Wpływ tych reakcji należy więc wziąć pod uwagę przy obliczaniu rozpuszczalności. Najważniejszym być może przykładem gazu reagującego z wodą jest ditlenek węgla. Gdy się rozpuszcza w wodzie, ulega reakcjom, w wyniku których powstają cztery rozmaite jego postaci [równanie (11.5)1. Jako grupa określane są one mianem węglanów. Aby obliczyć całkowitą rozpuszczalność ditlcnku węgla i stężenia poszczególnych jego postaci, należy zmodyfikować obliczenia oparte na prawie Henry’ego.

Aby przeprowadzić te obliczenia, należy rozpatrzyć sekwencję następujących reakcji:

<al

*„-3.3 io ’

Ib)

K,-2 10-’

(cl

A-,-2 10

<d)

K. j-4.7 10

C0₂{g)    C0₂(aq) ^ HiCOuaą) HCO. (aq) CO, (aq)

(11.5)

K. -4.5 10’

Reakcja (a) opisuje stan rów nowagi między C0₂ występującym w atmosferze i C’0₂ rozpuszczonym w wodzie w ilości wynikającej z prawa Hcnry'cgo.

Reakcja (b) odpowiada stanowi rów nowagi pomiędzy rozpuszczonym C0₂ i jego uwodnioną postacią. H2CO3. Ten stan równowagi opisuje stała A'_r = [H₂C0j)/[C0₂(aq)| o wartości 2 • 10"^J.

Reakcja (c) opisuje utratę pierwszego protonu przez H₂CO.i. Niewielka wartość stałej równowagi reakcji (h) wskazuje, że większość niezdysocjowanego kwasu węglowego występuje w postaci CQ₂(aq). Z tego powodu, gdy opisujemy zachowanie CO> jako kwasu w wodzie, zazwyczaj stosujemy stalą K,,\. która łączy reakcje (b) i (c) opisane stałą K, oraz stalą K'_a,, odnoszącą się do utraty protonu przez. H₂COi. Równanie lej reakcji jest następujące:

C0₂ + 2 H_zO ^ HCO3 + H ,0⁺

Reakcja (d) opisuje utratę drugiego protonu przez cząsteczkę kwasu węglowego. Kończy ona sekwencję reakcji wiążących gazowe i uwodnione postaci CO2.