Savak bázisok 12-1 Az Arrhenius elmélet röviden 12-2 Brønsted-Lowry elmélet 12-3 A víz ionizációja és a p skála 12-4 Erős savak és bázisok 12-5 Gyenge savak és bázisok 12-6 Több bázisú savak 12-7 Ionok mint savak vagy bázisok 12-8 A molekulaszerkezet szerepe 12-9 Lewis savak és bázisok Fókuszban: savas eső. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 1 /43
12-1 Az Arrhenius elmélet röviden A savak + (aq) a bázisok - (aq) ionokra disszociálnak. 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) Az Arrhenius elmélet nem kezeli jól a nem - ionra disszociáló bázisokat, mint az ammónia. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 2 /43
12-2 Brønsted-Lowry elmélet Sav: proton donor. Bázis: proton akceptor. 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 állandója bázis sav konjugált sav N 3 + 2 N 4 + + - [N 4+ ][ - ] K c = [N3 ][ 2 ] konjugált bázis K b = K c [ 2 ] = [N 4+ ][ - ] = 1.8 10-5 M [N 3 ] K b a bázis ionizációs egyensúlyi állandója. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 4 /43
Sav ionizációs egyensúlyi állandója sav bázis konjugált bázis 3 2 + 2 3 2 - + 3 + [ 3 2- ][ 3 + ] K c = [3 2 ][ 2 ] konjugált sav [ 3 2- ][ 3 + ] K a = K c [ 2 ] = = 1,8 10-5 M [ 3 2 ] K a a sav ionizációs egyensúlyi állandója. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 5 /43
12-3 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 M 2 3 + ][ - ] sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 7 /43
p és p 1909-ben ideális elegyben a hidrogén ion potenciálját úgy definiálták, mint -log[ 3 + ]. Nem ideális elegyben az aktivitással kell számolni. 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
12-4 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
12-5 Gyenge savak és bázisok Ecetsav, 2 4 2 vagy 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 12-5 A K a meghatározása egy gyenge sav vizes oldatának p-ja 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 12-5 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. (0,250-x) M x M x M A víz koncentrációt itt nem kell figyelembe vennünk, benne van a K a értékében. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 15 /43
Példa 12-5 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 savból származó [A] eredeti koncentráció Disszociáció százalék = [ 3 + ] a savból 100% [A] eredeti konc. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 17 /43
Disszociáció százalék-p 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
12-6 Több-bázisú 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 12-9 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. (3,0-x) M x M x M sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 21 /43
Példa 12-9 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 sak a pozitív gyök magoldás sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 22 /43
Példa 12-9 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 12-9 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 Poliprotikus 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
12-7 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 10-14 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 A víz (hydro) kötésfelhasadást (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
12-8 Molakulaszerkezeti okok A l miért erős, a F miért gyenge sav? A 3 2 miért erősebb sav, mint a 3 2? A molekulaszerkezet és a saverősség összefügg. A kötés disszociációs energiája 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 Kötésenergia 160,9 > 141,4 > 127,4 > 91,7 pm 297 < 368 < 431 < 569 kj/mol Saverősség 10 9 > 10 8 > 1,3 10 6 >> 6,6 10-4 F + 2 [F - 3 + ] F - + 3 + ionpár -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, = 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
A klór oxosavainak erőssége, l, l Elektron gazdag Elektronszegény sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 32 /43
A klór oxosavainak erőssége, l 3, l 4 Elektron gazdag Elektronszegény sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 33 /43
xosavak erőssége S S K a 10 2 K a =1,3 10-2 Kénsav erős Kénessav gyenge Az oxigének számának eggyel való növelése 4-5 nagyságrenddel növeli az oxosav erősségét. sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 34 /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 35 /43
A keletkező anionok szerkezete - - - sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 36 /43
sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 37 /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 38 /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 39 /43
sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 40 /43 Aminok báziserőssége pk b = 4,74 pk b = 3,38 pk b = 3,37 metilamin etilamin propilamin N 2 N 2 N 2
12-9 Lewis savak és bázisok Lewis sav Elektron pár akceptor (atom, ion vagy molekula). Lewis bázis Elektron pár donor. bázis sav addukt sonka Gábor Általános Kémia: 7. Savak és bázisok Dia 41 /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: 12. Savak és bázisok Dia 42 /43