Általános Kémia. Sav-bázis egyensúlyok. Ecetsav és sósav elegye. Gyenge sav és erős sav keveréke. Példa8-1. Példa 8-1

Átírás

1 Sav-bázis egyensúlyok 8-1 A közös ion effektus 8-1 A közös ion effektus 8-2 ek 8-3 Indikátorok 8- Semlegesítési reakció, titrálási görbe 8-5 Poliprotikus savak oldatai 8-6 Sav-bázis egyensúlyi számítások, összefoglaló Fókuszban ek a vérben A közös ion effektus azt a hatást írja le, ami akkor lép fel amikor egy egyensúlyban lévő rendszerhez olyan anyagot adunk, amely az egyensúly kialakításában résztvevő ionokra disszociál. Az így hozzáadott ionok közösekaz egyensúly szempontjából. Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 1 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 2 /3 Gyenge sav és erős sav keveréke Ecetsav és sósav elegye Oldat: M CH 3 CO 2 H és0.100 M HCl. CH 3 CO 2 H + H 2 O CH 3 CO 2- + H 3 O + (0.100-x) M x M x M HCl + H 2 O Cl - + H 3 O M M [H 3 O + ] = ( x) M gyakorlatilag mind HCl 0.1 M HCl 0.1 M CH 3 CO 2 H 0.1 M HCl M CH 3 CO 2 H Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 3 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia /3 Példa8-1 (a) Határozzuk meg a[h 3 O + ] és [CH 3 CO 2- ] értékét a0.100 M- osch 3 CO 2 Holdatban. (b) Ezután határozzuk meg ugyanezeket a M CH 3 CO 2 H éshclelgyben. Példa: 7-6: CH 3 CO 2 H + H 2 O H 3 O + + CH 3 CO 2 - Példa 8-1 CH 3 CO 2 H + H 2 O H 3 O + + CH 3 CO - 2 Kezdeti konc. gyenge sav M 0 M 0 M erős sav 0 M M 0 M Változás -x M +x M +x M Egyensúly: ( x) M ( x) M xm [H 3 O + ] = [CH 3 CO 2- ] = M Tegyük fel x << M, x x M Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 5 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 6 /3 1

2 Példa 8-1 Gyenge sav ionizációjának visszaszorítása [H 3 O + ] [CH 3 CO 2- ] x ( x) K a = = [CH 3 CO 2 H] ( x) x (0.100) = (0.100) [CH 3 CO 2- ] M a korábbi Mhelyett. Le Chatellier elv évényesülése Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 7 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 8 /3 Gyenge bázis ionizációjának visszaszorítása Gyenge savak és sóik elegye Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 9 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 10 /3 Gyenge bázisk és sóik elegye 8-2 oldat Két komponensű rendszer amelyben a ph alig változik, ha savat vagy bázist adunk hozzá. A két komponens nem semlegesítheti egymást, de semlegesíteniük kell a hozzáadott erős savat vagy bázist. Egy gyenge sav és a belőle képzett konjugált bázis Egy gyenge bázis és a belőle képzett konjugált sav Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 11 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 12 /3 2

3 oldat Hogyan működik a puffer? Legyen [CH 3 CO 2 H] = [CH 3 CO 2- ]. [H 3 O + ] [CH 3 CO 2- ] K a = [CH 3 CO 2 H] [H 3 O + ] = K a [CH 3 CO 2 H] [CH 3 CO 2- ] ph = -log[h 3 O + ] = -logk a = -log( ) =.7 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 13 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 1 /3 A Henderson-Hasselbalch Egyenlet Az ionizációs egyensúlyi állandóból levezethető. Vegyünk egy tetszőleges gyenge savat, HA, és sójátnaa: [H 3 O + ] HA + H 2 O A - + H 3 O + K a = [H 3 O + ]=K a A Henderson-Hasselbalch Egyenlet -log[h 3 O + ]= -logk a - log ph= pk a + log [konjugált bázis] ph= pk a + log [sav] Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 15 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 16 /3 A Henderson-Hasselbalch Egyenlet ph= Csak akkor ad jó eredményt, ha a kiindulási sav és konjugált bázis koncentráció aránya nem nagyon változik az egyensúlyban. Korlátai: [konjugált bázis] pk a + log [sav] 0.1 < < 10 > 10 K a és > 10 K a Példa 8-5 Adott ph-jú puffer oldat készítése. Mennyi NaAc ot kell feloldanunk L 0.25 M ecetsavban (HAc), hogy aph = 5.09legyen? (Tegyük fel, hogy az oldat térfogata változatlan marad). Egynsúly: HAc+ H 2 O Ac - + H 3 O + [Ac - ] K [H 3 O + a = ] [HAc] Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 17 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 18 /3 3

4 Példa 8-5 Példa 8-5 [H 3 O + ] = = [HAc] = 0.25 M Oldjuk meg [Ac - ] [Ac - ] K [H 3 O + a = ] [HAc] [Ac - ] = 0.56 M= NaAc moljainak száma Tömeg: l 0.56 molnaac 1 l = 1 g NaAc 82.0 g NaAc 1 mol NaAc [Ac - ] = K a [HAc] [H 3 O + ] = 0.56 M Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 19 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 20 /3 Hat módszer puffer oldat készítésére A ph változás kiszámítása pufferben Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 21 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 22 /3 kapacitás és tartomány 8-3 Sav-bázis indikátorok A puffer kapacitás azt jelzi mennyire áll ellen egy puffer oldat a ph változásnak ha OH vagy H ionokat adunk az oldathoz. Maximális ha = és nagy (ph = pk a ).Minél több mol van oldva, annál stabilabb. Ha ph = pk a ±1 akkor puffer kapacitás 33%-ra csökken. Ez az a tartomány amin belül a puffer jól működik. ( / = 10/1 vagy 1/10). Az anyag színe függ a ph-tól. HIn+ H 2 O In - + H 3 O + >90% sav forma: a sav színe látszik >90% bázis forma: a bázis színe látszik A két állapot között átmeneti színeket látunk. A szin átmenet tartománya: 2 ph egység. Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 23 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 2 /3

5 Indikátorok színe és tartománya Néhány indikátor széles ph tartományban Timolftalein ph = 0 Benzilnarancs Brómkrezolbíbor Brómfenolkék Kongóvörös Timolkék ph = 1 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 25 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 26 /3 Két indikátor szűk, ph = pk ± 1, tartományban Brómtimolkék Krezolvörös Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 27 /3 8- Semlegesítési reakció és titrálási görbe Ekvivalencia pont: A reakcióban a sav és a bázis is teljesen elreagált. Sem a bázis sem a sav nincs feleslegben. Végpont: Amikor az indikátor megváltoztatja a színét (átcsap). Titráló oldat: Ismert koncentrációjú oldat, amit ismeretlen koncentrációjú oldathoz adunk. Titrálási görbe: A ph a titráló oldat függvényében. Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 28 /3 Titrálás Erős sav titrálása erős bázissal Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 29 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 30 /3 5

6 Erős bázis titrálása erős savval Gyenge sav titrálása erős bázissal Erős bázis Hozzáadott NaOH (ml) ph Gyenge sav Sárga Rózsaszín Színtelen Kék Brómkrezolzöld Fenolftalein Hidrolizáló só, ekvivalencia pont Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 31 /3 Csonka Gábor Hozzáadott Általános NaOH kémia -sav-bázis térfogata 2 (ml) Dia 32 /3 10 ml, 0.1 M: Gyenge sav Gyenge poliprotikus sav titrálása NaOH NaOH H 3 PO H 2 PO - HPO 2- PO 3- NaH 2 PO H 3 PO H 2 PO - Na 2 HPO 2 [ HPO ] [ H PO ] 2 3 [ PO ] [ HPO ] Poliprotikus savak tömény sóinak ph-ja Ha C > 0.1 Ma ph független a koncentrációtól. H 2 PO - ph = 0.5 (pk a1 + pk a2 ) = 0.5 ( ) =.68 HPO 2- ph = 0.5 (pk a2 + pk a3 ) = 0.5 ( ) = 9.79 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 33 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 3 /3 Fókuszban: a vér mint puffer A vér mint puffer CO 2 (g) + H 2 O H 2 CO 3 (aq) H 2 CO 3 (aq) + H 2 O(l) HCO 3- (aq) K a1 = pk a1 = 6. ph= 7. = [HCO ph = pk a1 + log 3- ] [H2 CO 3 ] 10/1 puffer arány nem a maximális kapacitás Többnyire a savanyodás ellen kell védekezni (tejsav) kevésbé a lugosodás ellen.. Ha több sav, H 2 CO 3 szükséges a tüdőben lévő CO 2 felhasználható. A vérben más komponensek is hozzájárulna a vér ph állandó értéken tartásához (fehérjék, foszfátok). Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 35 /3 Csonka Gábor Általános kémia -sav-bázis 2 Dia 36 /3 6