Savak bázisok. Csonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

Átírás

1 Savak bázisok 121 Az Arrhenius elmélet röviden 122 BrønstedLowry elmélet 123 A víz ionizációja és a p skála 124 Erős savak és bázisok 125 Gyenge savak és bázisok 126 Több bázisú savak 127 Ionok mint savak vagy bázisok 128 A molekulaszerkezet szerepe 128 Lewis savak és bázisok Fókuszban: savas eső. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43

2 121 Az Arrhenius elmélet röviden 2 l(g) + (aq) + l (aq) 2 Na(s) Na + (aq) + (aq) Na + (aq) + (aq) + + (aq) + l (aq) 2 (l) + Na + (aq) + l (aq) + (aq) + (aq) 2 (l) Arrhenius elmélet nem kezeli jól a nem ionra disszociáló bázisokat, mint az ammónia. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 2 /43

3 122 BrønstedLowry elmélet Sav: proton donor. Bázis: proton acceptor. bázis N N N N sav sav bázis sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 3 /43

4 Bázis ionizációs egyensúlyi állandó base acid conjugate acid N N [N 4+ ][ ] K c = [N3 ][ 2 ] conjugate base K b = K c [ 2 ] = [N 4+ ][ ] = [N 3 ] sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 4 /43

5 Sav ionizációs egyensúlyi állandó acid base conjugate base [ 3 2 ][ 3 + ] K c = [3 2 ][ 2 ] conjugate acid [ 3 2 ][ 3 + ] K a = K c [ 2 ] = = [ 3 2 ] sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 5 /43

6 123 A víz ionizációja és a p skála sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 6 /43

7 A víz ionszorzata (T=298 K, p = p 0 ) base acid conjugate acid conjugate base [ 3 + ][ ] K c = [2 ][ 2 ] K W = K c [ 2 ][ 2 ] = [ = ][ ] sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 7 /43

8 p és p 1909ben a hidrogén ion potenciálját úgy definiálták, mint log[ 3 + ]. p = log[ 3 + ] p = log[ ] K W = [ 3 + ][ ]= logk W = log[ 3 + ]log[ ]= log( ) pk W = p + p= (14) pk W = p + p = 14 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 8 /43

9 p és p Skála sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 9 /43

10 124 Erős savak és bázisok l 3 2 Thymolkék indikátor p < 1.2 < p < 2.8 < p sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 10 /43

11 125 Gyenge savak és bázisok Acetic Acid or 3 2 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 11 /43

12 Gyenge savak [ 3 2 ][ 3 + ] K a = = [ 3 2 ] pk a = log( ) = 4.74 Tejsav 3 () 2 R glicin 2 N 2 2 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 12 /43

13 Table 7.3 Gyenge savak és bázisok ionizációs állandói sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 13 /43

14 Példa 125 A K A meghatározása egy gyenge sav vizes oldatának pja alapján. A vajsavat, , szirupok készítéséhez is használják. A M vizes oldatában a p=2.72. atározzuk meg K A t K a =? Megoldás: A p alapján látható, kogy a K A sokkal nagyobb lehet mint a K W. Ezért a víz disszociációjával nem számolunk. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 14 /43

15 Példa Kezdeti konc M 0 0 Változás x M +x M +x M Egyensúlyi konc. (0.250x) M x M x M sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 15 /43

16 Példa Log[ 3 + ] = p = 2.72 [ 3 + ] = = = x [ 3 + ] [ ] K a = = [ ] ( ) K a = Ellenőrizzük: K a >> K W. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 16 /43

17 Disszociáció százalék A A Disszociációfok= [ 3 + ] < A [A] eredeti komc. Disszociáció százalék = [ 3 + ] a savból 100% [A] eredeti konc. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 17 /43

18 Disszociáció százalékp K a = [ 3 + ][A ] [A] K a = n 3 n + A n A 1 V sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 18 /43

19 126 Többázisú savak Foszforsav: három bázisú sav. 3 P P 4 2 P P 4 2 P P 4 3 K a1 = K a2 = K a3 = sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 19 /43

20 Foszforsav K a1 >> K a2 Minden 3 + az első lépésben keletkezik. 2 P 4 gyakorlatilag nem ionizálódik tovább. Feltételezzük: [ 2 P 4 ] = [ 3 + ]. [P 4 2 ] K a2 a molaritástól függetlenül. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 20 /43

21 Példa 129 Ion koncentrációk Poliprotikus sav oldatban. 3.0 M 3 P 4 oldat, számítsuk ki: (a) [ 3 + ]; (b) [ 2 P 4 ]; (c) [P 2 4 ] (d) [P 3 4 ] 3 P P Kezdeti konc. 3.0 M 0 0 Változások x M +x M +x M Egyensúlyi konc. (3.0x) M x M x M sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 21 /43

22 Példa P P K a1 = [ 3 + ] [ 2 P 4 ] [ 3 P 4 ] = x x (3.0 x) = Tegyük fel x << 3.0 x 2 = (3.0)( ) x = 0.14 M [ 2 P 4 ] = [ 3 + ] = 0.14 M sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 22 /43

23 Példa P P Kezdeti konc M M Változások y M +y M +y M Egyensúlyi konc. (0.14 y) M y M (0.14 +y) M [ 3 + ] [P 2 4 ] y ( y) K a2 = = = [ 2 P 4 ] (0.14 y) y << 0.14 M y = [P 4 2 ] = sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 23 /43

24 Példa 129 P P [ 3 + ] [P 3 4 ] (0.14)[P 3 4 ] K a3 = = = M [P 2 4 ] [P 4 3 ] = M sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 24 /43

25 Tablázat 7.4 Polyprotikus savak ionizációs konstansai sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 25 /43

26 Kénsav Kénsav: diprotikus sav. 2 S S 4 S S 4 2 K a =, nagyon nagy pk a = 1.96 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 26 /43

27 127 Ionok mint savak és bázisok bázis sav N N bázis sav [N 3 ] [ 3 + ] K a = [N 4+ ] =? [N 3 ] [ 3 + ] [ ] K a = [N 4+ ] [ ] = K W K b = = K a K b = K w sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 27 /43

28 idrolízis Víz (hydro) kötés felhasadást (lysis) okoz. Na Na l + 2 l + 2 Nincs reakció Nincs reakció N N idrolízis sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 28 /43

29 128 Molakulaszerkezeti okok A l miért erős, a F miért gyenge sav? A 3 2 miért erősebb sav, mint a 3 2? A molekula szerkezet és a sav erősség összefügg. A kötés disszociációja más vizes közegben mint gáz halmazállapotban. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 29 /43

30 Kétatomos savak erőssége I Br l F Kötéshossz Kötés energia > > > 91.7 pm 297 < 368 < 431 < 569 kj/mol Sav erősség 10 9 > 10 8 > >> F + 2 [F 3 + ] F ion pár kötés Szabad ionok sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 30 /43

31 xosavak erőssége Elektron elvonás az kötés oxigén atomjától: Nagy electronegativitású (EN) központi atom. Sok atom a központi atom körül. l Br EN l = 3.0 EN Br = 2.8 K a = K a = sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 31 /43

32 xosavak erőssége S S K a 10 3 K a = sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 32 /43

33 Szerves savak erőssége ecetsav etanol K a = K a = sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 33 /43

34 A keletkező anionok szerkezete sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 34 /43

35 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 35 /43 A lánchosszúság hatása K a = K a =

36 Szubsztituens hatás K a = K a = l sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 36 /43

37 Aminok báziserőssége N Br N ammónia brómamin pk b = 4.74 pk b = 7.61 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 37 /43

38 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 38 /43 Aminok báziserőssége pk b = 4.74 pk b = 3.38 pk b = 3.37 metilamin etilamin propilamin N 2 N 2 N 2

39 129 Lewis savak és bázisok Lewis sav Elektron pár acceptor (atom, ion vagy molekula). Lewis bázis Elektron pár donor. bázis sav addukt sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 39 /43

40 Fókusz: savas eső N N 3 + N sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 40 /43