Oldódás, mint egyensúly Szilárd (A) anyag oldódása: K = [A] oldott [A] szilárd állandó K [A] szilárd = [A] oldott S = telített oldat conc. Folyadék oldódása: analóg módon Gázok oldódása: [gáz] oldott = K = [gáz]gázfázis K [gáz] oldott [gáz] oldott = RT p gáz / RT pgáz Henry törvény: S = k H p gáz
Ionos vegyületek oldódása Szilárd (AB) anyag oldódása: AB A + + B K [AB] szilárd = [A+ ] oldott [B ] oldott L = oldhatósági szorzat C 6 H 12 O 6(s) C 6 H 12 O 6(aq) K = [C 6H 12 O 6 ] konst. (T) AgCl (s) Ag + (aq) + Cl - (aq) K = [Ag+ ][Cl - ] L AgCl = [Ag + ][Cl - ]
Oldhatóság és az oldhatósági szorzat Szilárd (AB) anyag oldódása: AB A + + B L AB = [A+ ] oldott [B ] oldott oldhatósági szorzat S = [A + ] = [B ] = L AB Mennyi a BaSO 4 oldhatósági szorzata 25 ºC-on, ha ezen a hőmérsékleten 50 cm 3 vízben 0,12 mg anyag oldódik (ekkor az oldat telített)? BaSO 4 : 137+32+4(16)= 233 g/mol 233 g BaSO4 1 mol 0,00012 g BaSO4 x x= 0,00012 1 / 233 = 5,15 10-7 mol c = 5,15 10-7 mol 50 10-3 dm 3 = 1,03 10-5 M [Ba 2+ ]=[SO 4 2- ] L BaSO4 = [Ba 2+ ][SO 4 2- ] = (1,03 10-5 ) 2 = 1,06 10-10
Ionos vegyületek oldódása Szilárd (A n B m ) anyag oldódása: A n B m na m+ + mb n L= [A m+ ] n [B n ] m Közös ion effektus oldhatóságot csökkenti Mennyi a BaSO 4 oldhatósága a.) tiszta vízben? b.) 0,1 M Na 2 SO 4 oldatban? c.) 0,001 M BaCl 2 oldatban?
Savak és bázisok Svante Arrhenius Savak: hidrogén iont (H + ) ad le vízben pl. sósav, HCl salétromsav, HNO 3 kénsav, H 2 SO 4 foszforsav, H 3 PO 4 ecetsav, HC 2 H 3 O 2 (CH 3 COOH) Bázisok: hidroxid iont (OH ) ad le vízben pl. nátrium-hidroxid, NaOH kálium-hidroxid, KOH???????? NH 3, R-NH 2, B(OH) 3 [H 3 BO 3 ], BF 3???????
Savak és bázisok 1923, Johannes Brønsted, Thomas Lowry Savak: protonleadás (H + ) HCl + H 2 O H 3 O + + Cl OH + H 3 O + 2 H 2 O Bázisok: protonfelvétel NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH bázis sav sav bázis??????? B(OH) 3 [H 3 BO 3 ], BF 3???????
Savak és bázisok Gilbert Lewis Lewis sav: elektronpár akceptor H + + H 2 O H 3 O + B(OH) 3 + H 2 O B(OH) 4 + H + Lewis bázis: elektronpár donor BF 3 + NH 3 F 3 B-NH 3 sav bázis komplex
Sav bázis egyensúlyok vizes közegben HA sav B bázis HA + H 2 O H 3 O + + A - B + H 2 O BH + + OH - K= [H 3 O + ][A - ] [HA][H 2 O] K= [BH + ][OH - ] [B][H 2 O] K [H 2 O] = [H 3 O + ][A - ] [HA] K [H 2 O] = [BH + ][OH - ] [B] K s = [H 3 O + ][A - ] [HA] K b = [BH + ][OH - ] [B]
Erős és gyenge savak K s < 10-3 gyenge sav 1 < K s < 10-3 középerős sav K s > 1 erős sav Perklórsav HClO 4 K s = nagy Sósav HCl K s = nagy Salétromsav HNO 3 K s = nagy Kénsav H 2 SO 4 K s1 = nagy Foszforsav H 3 PO 4 K s1 = 7,1 10-3 Citromsav H 3 C 6 H 5 O 7 K s1 = 7,1 10-4 Ecetsav HC 2 H 3 O 2 K s = 1,8 10-5 Szénsav H 2 CO 3 K s1 = 4,5 10-7
Savak, bázisok és sók Erős savak bázisok HA + H 2 O H 3 O + + A - B + H 2 O BH + + OH - Gyenge savak bázisok HA + H 2 O H 3 O + + A - B + H 2 O BH + + OH - K s K b sav + bázis só
VÍZ AUTOPROTOLÍZISE H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH [H 3 O + ][OH ] K = [H 2 O] 2 K [H 2 O] 2 = [H 3 O + ][OH ] vizes oldatban állandó!!! K v = [H 3 O + ][OH ]
VÍZ AUTOPROTOLÍZISE pl. Coca Cola ph 2,5 Dove kézmosó szappan ph 7,0 Ásványvíz ph 5,0 Palmolive ph 10,0 Bor ph 3,5 H 2 O H + + OH - K s = [H+ ][OH - ] [H 2 O] K V = [H + ][OH - ] K s = 1,81 * 10-16 K V 25 C 1,01 * 10-14 50 C 5,96 * 10-14 0 C 1,13 * 10-15 100 C 5,6 * 10-13
ph - poh ph= log[h 3 O + ] ha lusták vagyunk kiírni poh= log[oh - ] ph= log[h + ] 25 ºC-on: ph + poh = 14
ph számítások 1. Egyensúlyi állandó(k) 2. Víz ionszorzata 3. Anyagmérleg(ek) 4. Töltésmérleg
Erős savak és erős bázisok A disszociáció teljes. HA H + + A HA + H 2 O H 3 O + + A BOH B + + OH Mennyi a 0,1 M HCl oldat ph-ja? Mennyi a 10-8 M HCl oldat ph-ja? Mennyi a 0,1 M NaOH oldat ph-ja?
Gyenge savak és gyenge bázisok A disszociáció nem teljes. HA H + + A K s B + H 2 O BH + + OH K b Mennyi a 0,1 M ecetsav oldat ph-ja? Mennyi a 0,1 M ammónia oldat ph-ja?
NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH 1. K b = [NH 4 + ][OH ] [NH 3 ] 2. [NH 4 + ] = [OH ] víz dissz. szárm. ionokat elhanyagoltuk!!!! ph > 8 3. c= [NH 4 + ] + [NH 3 ] 2 3. c [OH ] = [NH 3 ] 2 1. K b = [OH ] 2 [NH 3 ] K b = [OH ] 2 c [OH ] ha c >> [OH ]!! K b = [OH ] 2 c [OH ] = K b c
disszociálatlan sav disszociált forma (anion) INDIKÁTOROK ikátor HA H + + A - eltérõ szín HO OH HO O O C O COO - + H +
Többértékű savak H 2 SO 4 K s1 = nagy K s2 = 0,012 H 2 SO 4 HSO 4 + H + c c c HSO 4 SO 4 2 + H + -x x x K s2 = [SO 4 2 ][H + ] [HSO 4 ] = [x][c+x] [c x]
Többértékű savak H 3 PO 4 H 2 PO 4 + H + K s1 = 7,5 10-3 c x x H 2 PO 4 HPO 4 2 + H + K s2 = 6,2 10-8 -y y y HPO 4 2 PO 4 3 + H + K s3 = 2,2 10-13 -z z z
Hidrolízis, sók ph-ja erős sav és erős bázis sója: pl. NaCl gyenge sav és erős bázis sója: pl. CH 3 COONa erős sav és gyenge bázis sója: pl. NH 4 Cl gyenge sav és gyenge bázis sója: pl. CH 3 COONH 4
Egyértékű gyenge sav és erős bázis sója CH 3 COONa CH 3 COO + Na + c c CH 3 COO + H 2 O CH3COOH + OH -x x x c K h = K v K s = [CH 3 COOH][OH ] [CH 3 COO ] K v K h = = K s [OH ] 2 c [OH ]
Sók ph-ja egyértékű savak és bázisok esetén erős sav és erős bázis sója savas erős sav és gyenge bázis sója ph= 7 K s = K b gyenge sav és erős bázis sója lúgos K s > K b K s < K b gyenge sav és gyenge bázis sója
Többértékű gyenge sav és erős bázis sója Na 3 PO 4 PO 4 3 + 3 Na + c c PO 4 3 + H 2 O HPO 4 2 + OH K h1 = = 4,55 10-2 -x x x HPO 4 2 + H 2 O H 2 PO 4 + OH K h2 = = 1,61 10-7 -y y y H 2 PO 4 + H 2 O H 3 PO 4 + OH K h3 = = 1,33 10-12 -z z z K v K s3 K v K s2 K v K s1
Pufferek Olyan oldatok, melyek erős sav, vagy lúg hatását tompítják. Készíthetünk: 1. Gyenge sav + gyenge sav erős lúggal képzett sójából pl. CH 3 COOH + CH3COONa 2. Gyenge bázis + gyenge bázis erős savval képzett sójából pl. NH 3 + NH 4 Cl 3. Többértékű gyenge savak savanyú sóiból pl. NaH 2 PO 4 + Na 2 HPO 4
CH 3 COOH + CH 3 COONa puffer ph-ja NaA Na + + A HA H + + A H 2 O H + + OH 1. K v =[H + ][OH ] 2. K s =[H + ][A ]/[HA] 3. [Na + ] + [H + ] = [A ] + [OH ] 4. [A ] + [HA] = C sav + C só 5. [Na + ] = C só ------------------------------------------- [H + ]= K s c sav [H + ] + [OH ] c só + [H + ] [OH ] Bronsted Charlot egyenlet [H + ]= K s c sav c só Henderson egyenlet
NH 3 + NH 4 Cl puffer ph-ja NH 4 Cl NH 4+ + Cl NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH H 2 O H + + OH 1. K v =[H + ][OH ] 2. K b =[NH 4+ ][OH ]/[NH 3 ] 3. [NH 4+ ] + [H + ] = [Cl ] + [OH ] 4. [NH 4 + ] + [NH 3 ] = C bázis + C só 5. [Cl ] = C só ------------------------------------------- [OH ]= K b c bázis c só Henderson egyenlet
PUFFEREK PUFFER savas, lúgos, semleges NaOAc/AcOH NH 3 /NH + 4 NaH 2 PO 4 / Na 2 HPO 4 K s = [H+ ][CH 3 COO - ] [CH 3 COOH] = [H + ] * [CH 3 COO - ] [CH 3 COOH] c só c sav [H + ] = K s c sav c só - lg[h + ]= -lgk s - lg c sav c só ph = pk s - lg c sav c só ph 1 [H + ] 1 = K s av hozzáadása: [H + c sav + x ] 2 = K s c só - x g hozzáadása: [H + c sav - y ] 2 = K s c sav c só ha x < c só /c sav [H + ] 2 közel van [H + ] 1 -hez ha y < c só /c sav [H + ] 3 közel van [H + ] 1 -hez
Az eső természetes savassága és a Természetes savasság: savas eső Savas eső: H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 H 2 O + H 2 CO 3 HCO 3 + H 3 O + ph 5, mészkő, vízkő képződése: SO 2 + H 2 O = HSO 3 + H + SO 2 + O 3 = SO 3 + O 2 SO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 2NO 2 + 2H 2 O = HNO 2 + HNO 3 H 2 CO 3 + CaCO 3 2HCO 3 + Ca 2+ (aq)