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
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
122 BrønstedLowry elmélet Sav: proton donor. Bázis: proton acceptor. bázis N 3 + 2 N 4 + + N 4 + + N 3 + 2 sav sav bázis sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 3 /43
Bázis ionizációs egyensúlyi állandó base acid conjugate acid N 3 + 2 N 4 + + [N 4+ ][ ] K c = [N3 ][ 2 ] conjugate base K b = K c [ 2 ] = [N 4+ ][ ] = 1.8 10 5 [N 3 ] sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 4 /43
Sav ionizációs egyensúlyi állandó acid base conjugate base 3 2 + 2 3 2 + 3 + [ 3 2 ][ 3 + ] K c = [3 2 ][ 2 ] conjugate acid [ 3 2 ][ 3 + ] K a = K c [ 2 ] = = 1.8 10 5 [ 3 2 ] sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 5 /43
123 A víz ionizációja és a p skála sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 6 /43
A víz ionszorzata (T=298 K, p = p 0 ) base acid conjugate acid conjugate base 2 + 2 3 + + [ 3 + ][ ] K c = [2 ][ 2 ] K W = K c [ 2 ][ 2 ] = [ = 1.0 10 14 3 + ][ ] sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 7 /43
p és p 1909ben a hidrogén ion potenciálját úgy definiálták, mint log[ 3 + ]. p = log[ 3 + ] p = log[ ] K W = [ 3 + ][ ]= 1.0 10 14 logk W = log[ 3 + ]log[ ]= log(1.0 10 14 ) pk W = p + p= (14) pk W = p + p = 14 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 8 /43
p és p Skála sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 9 /43
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
125 Gyenge savak és bázisok Acetic Acid 2 3 2 or 3 2 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 11 /43
Gyenge savak [ 3 2 ][ 3 + ] K a = = 1.8 10 5 [ 3 2 ] pk a = log(1.8 10 5 ) = 4.74 Tejsav 3 () 2 R glicin 2 N 2 2 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 12 /43
Table 7.3 Gyenge savak és bázisok ionizációs állandói sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 13 /43
Példa 125 A K A meghatározása egy gyenge sav vizes oldatának pja alapján. A vajsavat, 3 2 2 2, szirupok készítéséhez is használják. A 0.250 M vizes oldatában a p=2.72. atározzuk meg K A t. 3 2 2 2 + 2 4 7 2 + 3 + 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
Példa 125 3 2 2 2 + 2 4 7 2 + 3 + Kezdeti konc. 0.250 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
Példa 125 4 7 2 + 2 4 7 2 + 3 + Log[ 3 + ] = p = 2.72 [ 3 + ] = 10 2.72 = 1.9 10 3 = x [ 3 + ] [ 4 7 2 ] 1.9 10 3 1.9 10 3 K a = = [ 4 7 2 ] (0.250 1.9 10 3 ) K a = 1.464 10 5 Ellenőrizzük: K a >> K W. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 16 /43
Disszociáció százalék A + 2 3 + + 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
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
126 Többázisú savak Foszforsav: három bázisú sav. 3 P 4 + 2 3 + + 2 P 4 2 P 4 + 2 3 + + P 4 2 P 4 2 + 2 3 + + P 4 3 K a1 = 7.1 10 3 K a2 = 6.3 10 8 K a3 = 4.2 10 13 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 19 /43
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
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 4 + 2 2 P 4 + 3 + 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
Példa 129 3 P 4 + 2 2 P 4 + 3 + K a1 = [ 3 + ] [ 2 P 4 ] [ 3 P 4 ] = x x (3.0 x) = 7.1 10 3 Tegyük fel x << 3.0 x 2 = (3.0)(7.1 10 3 ) x = 0.14 M [ 2 P 4 ] = [ 3 + ] = 0.14 M sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 22 /43
Példa 129 2 P 4 + 2 P 2 4 + 3 + Kezdeti konc. 0.14 M 0 0.14 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 (0.14 + y) K a2 = = = 6.3 10 8 [ 2 P 4 ] (0.14 y) y << 0.14 M y = [P 4 2 ] = 6.3 10 8 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 23 /43
Példa 129 P 4 + 2 P 4 3 + 3 + [ 3 + ] [P 3 4 ] (0.14)[P 3 4 ] K a3 = = = 4.2 10 13 M [P 2 4 ] 6.3 10 8 [P 4 3 ] = 1.9 10 19 M sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 24 /43
Tablázat 7.4 Polyprotikus savak ionizációs konstansai sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 25 /43
Kénsav Kénsav: diprotikus sav. 2 S 4 + 2 3 + + S 4 S 4 + 2 3 + + S 4 2 K a =, nagyon nagy pk a = 1.96 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 26 /43
127 Ionok mint savak és bázisok 3 2 + 2 3 2 + bázis sav N 4 + + 2 N 3 + 3 + bázis sav [N 3 ] [ 3 + ] K a = [N 4+ ] =? [N 3 ] [ 3 + ] [ ] K a = [N 4+ ] [ ] = K W K b = 1.0 1014 1.8 10 5 = 5.6 10 10 K a K b = K w sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 27 /43
idrolízis Víz (hydro) kötés felhasadást (lysis) okoz. Na + + 2 Na + + 2 l + 2 l + 2 Nincs reakció Nincs reakció N 4 + + 2 N 3 + 3 + idrolízis sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 28 /43
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
Kétatomos savak erőssége I Br l F Kötéshossz Kötés energia 160.9 > 141.4 > 127.4 > 91.7 pm 297 < 368 < 431 < 569 kj/mol Sav erősség 10 9 > 10 8 > 1.3 10 6 >> 6.6 10 4 F + 2 [F 3 + ] F + 3 + ion pár kötés Szabad ionok sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 30 /43
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 = 2.9 10 8 K a = 2.1 10 9 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 31 /43
xosavak erőssége S S K a 10 3 K a =1.3 10 2 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 32 /43
Szerves savak erőssége ecetsav etanol K a = 1.8 10 5 K a =1.3 10 16 sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 33 /43
A keletkező anionok szerkezete sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 34 /43
sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 35 /43 A lánchosszúság hatása K a = 1.8 10 5 K a = 1.3 10 5
Szubsztituens hatás K a = 1.8 10 5 K a = 1.4 10 3 l sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 36 /43
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
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
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
Fókusz: savas eső 2 + 2 2 3 3 N 2 + 2 2 N 3 + N 2 3 + 2 3 + 3 + sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 40 /43