Roacutewnowagi w roztworach wodnych

bull Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej ogoacutelniebull Roztwory rozpuszczalność rodzaje stężeń iloczyn

rozpuszczalnościbull Reakcje dysocjacjibull Stopień dysocjacjibull Prawo rozcieńczeń Ostwaldabull Autodysocjacja wodybull pH roztworoacutew

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

A + B = C + D

V1

V2

Szybkości reakcji v1 = k1cAcB v2 = k2cCcD

W stanie roacutewnowagi reakcji v1 = v2 czyli k1cAcB = k2cCcD

k1K

- stała roacutewnowagi reakcji

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)

Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury

albo inaczej

w konsekwencji

Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)

Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury

albo inaczej

w konsekwencji

Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

Oczywiście dla reakcji

Stała roacutewnowagi wynosi

gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcji[X] ndash stężenie molowe reagenta

Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji

Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)

Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji

Roztwory

Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))

bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

A + B = C + D

V1

V2

Szybkości reakcji v1 = k1cAcB v2 = k2cCcD

W stanie roacutewnowagi reakcji v1 = v2 czyli k1cAcB = k2cCcD

k1K

- stała roacutewnowagi reakcji

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)

Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury

albo inaczej

w konsekwencji

Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)

Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury

albo inaczej

w konsekwencji

Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

Oczywiście dla reakcji

Stała roacutewnowagi wynosi

gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcji[X] ndash stężenie molowe reagenta

Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji

Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)

Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji

Roztwory

Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))

bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)

Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury

albo inaczej

w konsekwencji

Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)

Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury

albo inaczej

w konsekwencji

Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

Oczywiście dla reakcji

Stała roacutewnowagi wynosi

gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcji[X] ndash stężenie molowe reagenta

Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji

Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)

Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji

Roztwory

Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))

bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

W stanie roacutewnowagi chemicznej stosunek iloczynu stężeń molowych produktoacutewreakcji do iloczynu stężeń molowych substratoacutew reakcji jest w danejtemperaturze dla danej reakcji wielkością stałą Jest to prawo działania masGuldberga i Waagego (1867)

Stała roacutewnowagi reakcji chemicznej (K) jestwielkością stałą charakterystyczną dladanej reakcji i zależną tylko od temperatury

albo inaczej

w konsekwencji

Dodanie lub usunięcie z układu reagenta spowoduje zmianę stężeniapozostałych tak aby przywroacutecić stan roacutewnowagi Podobnie jest ze zmianamiciśnienia dla rekcji przebiegających w fazie gazowej Jest to reguła przekory LeChateliera

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

Oczywiście dla reakcji

Stała roacutewnowagi wynosi

gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcji[X] ndash stężenie molowe reagenta

Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji

Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)

Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji

Roztwory

Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))

bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

Oczywiście dla reakcji

Stała roacutewnowagi wynosi

gdzie a b c d ndash wspoacutełczynniki stechiometryczne reakcji[X] ndash stężenie molowe reagenta

Na następnym przeźroczu przykład obliczeń ze stała roacutewnowagi reakcji

Prawo działania mas i stała roacutewnowagi chemicznej odnoszą się do wszystkich reakcji odwracalnych np reakcji dysocjacji jonowej soli kwasoacutew i zasad reakcji powstawania związkoacutew kompleksowych i in

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)

Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji

Roztwory

Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))

bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Stan i stała roacutewnowagi reakcji chemicznej

ZadanieZbadaj wpływ zmiany stężenia jednego ze substratoacutew na stan roacutewnowagi (ilośćproduktu) dla reakcji syntezy tlenku azotu(II)

Wniosek Wzrost stężenia jednego z substratoacutew (np tańszego) powoduje przesunięcie roacutewnowagi w kierunku syntezy produktu (z lewa na prawo) ndash tym samym zwiększenie wydajność reakcji

Roztwory

Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))

bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Roztwory

Roztworem nazywamy jednorodny układ złożony z rozpuszczalnika i fazy rozpuszczonej(układ dyspersyjny złożony z fazy dyspersyjnej (rozpuszczalnika) i fazy zdyspergowanej(substancji rozpuszczonej))

bull Roztwory wodne i niewodne (woda aceton etanol)bull Roztwory elektrolitoacutew i nieelektrolitoacutew

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Roztwory wodne

Rozpuszczanie ndash jest procesem odwracalnym można odzyskać rozpuszczonąsubstancję przez odparowanie rozpuszczalnikaRozpuszczalność ciał stałych na ogoacuteł wzrasta z temperaturą rozpuszczalność gazoacutewndash maleje z temperaturą

Roztwarzanie - przejście substancji stałej do roztworu w wyniku reakcji chemicznejzwykle nie jest procesem odwracalnym np Na+H2O=NaOH+frac12 H2

Rozpuszczalność ndash masa substancji rozpuszczonej (wyrażona w gramach)rozpuszczona w 100 g rozpuszczalnika (Tp=const) potrzebna do utworzeniaroztworu nasyconego

Roztwoacuter nasycony ndash roztwoacuter zawierający maksymalną ilość substancjirozpuszczonej (dla T i p = const) - stan roacutewnowagi dynamicznej między szybkościąrozpuszczania i szybkością wydzielania się substancji rozpuszczonej

Roztwoacuter przesycony ndash roztwoacuter zawierający nadmiar substancji rozpuszczonej ktoacuteranie krystalizuje z powodu braku zarodkoacutew krystalizacji (roacutewnowaga pozorna)

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Roztwory wodne - rozpuszczalność

Krzywa a ndash rozpuszczalność krzywa b ndash maksymalne przesycenie roacutewnowaga pozorna ndash między a i b OA ndash ochładzanie roztworu nienasyconego A ndash stan nasycenia AB ndashprzesycenie (zamiast AC) B ndash maksymalne przesycenie

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g] [kg]mr ndash masa roztworu [g] [kg]mrozp ndash masa rozpuszczalnika [g] [kg]

Vs ndash obj subst rozpuszczonej [cm3][dcm3]Vr ndash obj roztworu [cm3] [dcm3]Vrozp ndash obj rozpuszczalnika [cm3] [dcm3]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]Vr ndash obj roztworu [dcm3]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej

[gmol]

Stężenie roztworu ndash stosunek ilości substancji rozpuszczonej do ilościrozpuszczalnika lub roztworu

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]ns ndash liczba moli subst rozpuszczonej [mol]mr ndash masa rozpuszczalnika [kg]Ms ndash masa molowa subst rozpuszczonej [gmol]

ms ndash masa subst rozpuszczonej [g]nG ndash liczba gramoroacutewnoważnikoacutew subst

rozpuszczonej [wal]Vr ndash objętość roztworu [dcm3]Gs ndash gramoroacutewnoważnik subst rozpuszczonej

[gwal]

XA ndash względna zawartość substancji AXB ndash względna zawartość substancji BnA ndash liczba moli substancji AnB ndash liczba moli substancji B

Roztwory wodne - stężenie roztworoacutew

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Roztwory wodne

Własności fizyczne substancjizjawiska związane z roztworami

1 Prężność par nad roztworem2 Temperatura wrzenia i krzepnięcia3 Dyfuzja w roztworach4 Osmoza5 Dysocjacja elektrolityczna6 Stała dysocjacji elektrolitycznej7 Hydroliza 8Rozpuszczalność

Właściwości koligatywne

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna ndash proces rozpadu substancji na jony pod wpływemrozpuszczalnikaElektrolity ndash substancje ktoacutere podczas rozpuszczania rozpadają się na jony Wwodzie najlepiej dysocjują substancje o wiązaniach jonowych i kowalencyjnychspolaryzowanych

związki kowalencyjne związki jonowe

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Dysocjacja elektrolityczna - stopień dysocjacji

W roztworze panuje roacutewnowagamiędzy cząsteczkami niezdysoc-jowanymi i jonami

Stopień dysocjacji ndash stosunek liczby cząsteczek N (moli cząsteczek n) rozpadającychsię na jony do ogoacutelnej liczby cząsteczek (moli cząsteczek) wprowadzonych doroztworu

Stopień dysocjacji α zależy odbullrodzaju elektrolitubullstężenia roztworu (α wzrasta z rozcieńcze-niem roztworu)

bulltemperatury (wzrasta ze wzrostem)bullobecności innych substancji w roztworze

SoacutelKwasZasada

_

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Elektrolity mocne (α asymp 100)bull część kwasoacutew nieorganicznych np HCl HBr HI H2SO4 HNO3 HClO4bull wodorotlenki litowcoacutew i berylowcoacutew (z wyjątkiem Be(OH)2 i Mg(OH)2)bull prawie wszystkie rozpuszczalne sole (wyjątek niektoacutere sole rtęci

kadmu i cynku)

Elektrolity słabe (α = kilka)bull część kwasoacutew nieorganicznych np H2S HCN H2CO3 H2SO3 H3BO3bull część wodorotlenkoacutew nieorganicznych np NH4OH większość

wodorotlenkoacutew metali II- i III- wartościowychbull większość kwasoacutew organicznych np CH3COOH HCOOH

Elektrolity średniej mocybull H3PO4 H3AsO4 Mg(OH)2

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Stała dysocjacji elektrolitycznej

Reakcja dysocjacji w roztworach słabych elektrolitoacutew jest odwracalna i ustala siędynamiczna roacutewnowaga między cząsteczkami niezdysocjowanymi i jonami

np HNO2 harr H+ + NO2- lub Mg(OH)2 harr Mg2+ + 2OH -

Stosunek iloczynu stężeń jonoacutew do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych(nawet wtedy gdy roacutewnanie wyrażamy w ujęciu Broumlnsteda) nazywamy stałąroacutewnowagi reakcji dysocjacji Kd lub kroacutetko ndash stałą dysocjacji

bull stała dysocjacji jest miarą mocy słabych elektrolitoacutew bull stała Kd jest charakterystyczna dla danego elektrolitubull nie zależy od stężenia elektrolitu (nie wyznacza się dla mocnych elektrolitoacutew)bull jej wartość rośnie ze wzrostem temperatury

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Stała dysocjacji elektrolitycznejDysocjacja wielostopniowa (np H2CO3 H3PO4 Fe(OH)2)

Etap I H2CO3 harr H+ + HCO3- K1 = 45middot10 -7

Etap II HCO3- harr H+ + CO3

2- K2 = 47middot10 -11

Dysocjacja w kolejnych etapach dysocjacji słabnie K1gtK2gtK3

Elektrolity słabe K lt 10-4

Elektrolity średniej mocy 10-4 lt K lt 10-2

Elektrolity mocne Kgt1 (nie określa się stałej dysocjacji)

H2SO3 K1 = 16 middot 10-2 K2 = 63 middot 10-8

H2SO4 K1 = ok 103 K2 = 12 middot 10-2

HF K = 63 middot 10-4

HNO3 K = 25H3PO4 K1 = 75 middot 10-3 K2 = 63 middot 10-8 K3 = 13 middot 10-12

Al(OH)3 K3 = 14 middot 10-9

AgOH K = 11 middot 10-4

NH3 (aq) K = 18 middot 10-5

Cu(OH)2 K2 = 13 middot 10-4

Fe(OH)2 K2 = 13 middot 10-4 Fe(OH)3 K2 = 18 middot 10-11 K3 = 14 middot 10-12

Mg(OH)2 K2 = 25 middot 10-3

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Zależność stopnia dysocjacji słabego elektrolituod stężenia roztworu - prawo rozcieńczeń Ostwalda

Dla słabych elektrolitoacutew dysocjujących na jeden jon dodatni i jeden ujemny

Wnioskibull stopień dysocjacji słabych elektrolitoacutew wzrasta wraz ze wzrostem rozcieńczenia roztworubull wszystkie roztwory o skrajnie małym rozcieńczeniu są zdysocjowane całkowiciebull im większa wartość stałej dysocjacji tym większa wartość stopnia dysocjacji i tym moc-

niejszy elektrolit

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Dysocjacja elektrolityczna ndash moc elektrolitoacutew

Do czego potrzebna jest nam wiedza dotycząca wartości stopnia i stałej dysocjacji

Po pierwsze wiemy na tej podstawie ktoacutera z substancji jest mocniejszymkwasem lub zasadą a od tego zależy przebieg reakcji zobojętnia(związki amfoteryczne wobec silniejszych kwasoacutew zachowują się jakzasady a wobec silniejszych zasad jak kwasy)

Po drugie mocniejszy kwas wypiera słabszy z jego soli (np kwas cytrynowywypiera kwas węglowy)

Po trzecie pozwala nam zrozumieć funkcjonowanie tzw roztworoacutew buforowych

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Dysocjacja wody pH roztworoacutew

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Jaki jest związek pomiędzy wartością stałej dysocjacji kwasuzasady a pH roztworu

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Jak obliczyć pH

bull Dla mocnych kwasoacutew

HClO4 H+ + ClO4-

HNO3 H+ + NO3-

HI H+ + I-

pH= - log cKw

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

bull Dla słabych kwasoacutew

CH3COOH CH3COO- + H+

Wzoacuter wyprowadza się na podstawie roacutewnania na

stałą dysocjacji

Jak obliczyć pH

][

][

][

][][

2

3

3

Hc

HK

COOHCH

HCOOCHK

kw

a

a

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

bull Dalsze postępowanie zależy od mocy kwasu

bull Dla kwasoacutew słabych [H+]laquockw czyli ckwKagt400

Jak obliczyć pH

kwa

aa

kwa

kwa

kw

a

cpKpH

KpK

cKpH

cKH

c

HK

log2

1

2

1

log

log

][

][

2

2

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

bull Dla kwasoacutew średniej mocy

bull Stężenie jonoacutew H+ otrzyma się po rozwiązaniu roacutewnania kwadratowego (jeden z pierwiastkoacutew tego roacutewnania nie posiada sensu fizycznego)

Jak obliczyć pH

0][][

][

][

2

2

kwaa

kw

a

cKHKH

Hc

HK

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Pytania kontrolne

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Solwoliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika

Hydroliza ndash proces rozkładu następujący w roztworze pod wpływem rozpuszczalnika gdy rozpuszczalnikiem jest woda

Hydroliza soliSole ze względu na jonowy charakter wiązania w roztworach wodnych ulegają całkowitej dysocjacji Sole słabych kwasoacutew lub zasad ulegają następnie hydrolizie

Reakcje dysocjacji

Reakcje hydrolizy

Stałe reakcji hydrolizy

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

Niech

Jeśli

To

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

Czyli

i

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Hydroliza soli

Zależność pomiędzy stałą hydrolizy a stałą dysocjacji

dla soli słabego kwasu

dla soli słabej zasady

dla soli słabego kwasu i słabej zasady

pH soli hydrolizującej

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Roztwory buforowe

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

pH roztworu buforowego

Weźmy roztwoacuter słabego kwasu octowego z octanem sodu (bufor octanowy) Kwas octowy dysocjuje wg roacutewnania

stała dysocjacji

Ponieważ soacutel jest całkowicie zdysocjowana w roztworze jest nadmiar jonoacutewoctanowych co powoduje przesunięcie roacutewnowagi dysocjacji kwasu w lewo Wzwiązku z tym można przyjąć że stężenie jonoacutew octanowych w roztworze jestroacutewne stężeniu soli a stężenie niezdysocjowanego kwasu ndash stężeniu kwasu

Czyli zatem

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

pH roztworu buforowego

Analogicznie dla buforu zasadowego

Własności roztworu buforowego- pH nie zmienia się wraz z rozcieńczeniem- pH zmienia się nieznacznie pod wpływem niewielkiego dodatku kwasu lub zasady- zmieniając stosunek stężeń kwasuzasady i soli rożna regulować pH buforu

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

pH roztworu buforowego

Wpływ roztworu buforowego na zmianę pH

1 litr czystej wody (pH = 7) 1 litr roztworu buforowego (1M CH3COOH i 1M CH3COONa (pH = 47569)

dodajemy 1 ml kwasu solnego o stężeniu 1 moll czyli 0001 mola H3O+

więc stężenie jonoacutew hydroniowych 0001 mola H3O+ zareaguje z 0001 molawyniesie 10-3 a więc pH = 3 jonoacutew CH3COO- więc stężenie soli

zmaleje do 0999 moll a stężenie kwasuwzrośnie do 1001 moll stąd pH wyniesie47561 więc zmiana pH jest praktyczniedo zaniedbania

analogicznie sytuacja wyglądałaby przy dodaniu zasady

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Wskaźniki kwasowo - zasadowe

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

Wskaźnik z soku z czerwonej kapusty

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch

httpwww2chemiaujedupl~makowskipch