tema07_

7. A av-bázi egyenúlyok, a ph ava oldat: nagyobb az oxóniumion koncentrációja, mint a hidroxidioné emlege oldat: az oxóniumionok é hidroxidionok koncentrációja megegyezik lúgo oldat: kiebb az oxóniumion koncentrációja, mint a hidroxidioné az indikátorok a kémhatá vizuáli kimutatáára haznált anyagok működéük: protonált é protonálatlan formáinak zíne jól ézlelhetően eltér pl. metilvörö: ava oldatban: vörö, lúgo oldatban: árga fenolftalein: ava oldatban zíntelen, lúgo oldatban elénk vöröe-lila Az Arrheniu-féle av-bázi elmélet (1890) av, ami a vize oldat hidrogén-ion koncentrációját növeli bázi, ami a vize oldat hidroxid-ion koncentrációját növeli ez ok eetben jól haználható: hétköznapi avak, báziok (HCl, HNO, H SO 4, NaOH, Ca(OH) ) példák olyan eetekre, amelyekre ez nem ok: NH (g) HCl (g) -> NH 4 Cl(z) (ninc vize oldat) CH COONa oldódáa: az oldat lúgo, tehát ez bázi. Ugyanakkor Arrheniu zerint avbázi egymáal reagálva ót é vizet ad: ecetavnátrium-hidroxidnátrium-acetátvíz. A nátrium-acetát tehát ó é bázi i egyben. problémák az Arrheniu-féle definícióval: avak báziok külön definiálva cak vize oldatokra értelmez zabad H ionok nincenek vize oldatban ez a tulajdonág nem abzolút, hanem relatív A Brønted Lowry av-bázi elmélet (19) av: az az anyag, amely egy folyamatban protont ad le bázi: az az anyag, amely egy folyamatban protont vez fel protolitiku reakció nagyok jó, hogy nemcak vize oldatokra haználható, zerve báziokra i alkalmazható mindig av bázi párok! HCl H O Cl H O b b HCl é Cl konjugált av-bázi párok (a H O é H O zintén) NH H O OH NH 4 b b konjugált párok megmutatáa a víz av vagy bázi? mindkettő lehet Azt zokták mondani, hogy amfoter anyag. Igazából zinte bármilyen anyag vielkedhet avként illetve báziként a partnertől függően. a av-bázi karakter relatív! az ecetav vízzel zemben gyenge av, de kénavval zemben bázi: CH COOHH SO 4 CH COOH HSO 4 (acetónium-ion) a kénav vízzel zemben (elő lépében) erő av: H SO 4 H O HSO 4 H O perklóravval zemben vizont bázi! H SO 4 HClO 4 H SO 4 ClO 4 (zulfónium-ion) 016.04.0. tema07_0160414 1

problémák a Brønted Lowry elmélettel: protonhoz köti, pedig avanhidrid é bázianhidrid reakciójából ugyanúgy ó keletkezik, mint av é bázi reakciójából NaOHH SO 4 Na SO 4 H O, de Na OSO Na SO 4 Lewi hangúlyozottan ninc oldózer a lényeg az elektronpár átadáa: O SO SO 4 komplexek képződéénél lez nagyon fonto zuperavak Oláh György: mágiku av: SbF 5 é HSO F elegye zénhidrogéneket, például metánt protonálja 140 C-on: CH 4 H CH 5 A víz autoprotolízie A vízben kimértékben megtörténik aját dizociációja / aját magával lép protolitiku reakcióba: autodizociáció, autoprotolízi H O H O OH (egyzerűített jelöléel: H O H OH, ha tudjuk miről van zó haználható!) Írjuk fel az egyenúlyi állandót erre a reakcióra i! ' [ H O *[ OH [ H O az autoprotolízi nagyon kimértékű, így [H O gyakorlatilag állandó (kb. 1000 g/dm / 18,0 g/mol 55,56 mol/dm ), zorozzuk meg az egyenletet konctrációjának négyzetével: [ HO [ HO *[ OH v ' * Ez az érték i állandó, neve a vízionzorzat. Ponto értéke függ a hőméréklettől, 5 C-on v 1,0*10 14 mol /dm 6. Ha a hőméréklet nő, akkor v nő! Mivel az oxónium- é hidroxid-ionok ugyanabban a reakcióban keletkeznek 1:1 arányban, koncentrációjuk megegyezik: 5 C-on [H O [OH 1,0*10 7 mol/dm. A víz autoprotolízie i egyenúly! Ha valamilyen folyamat megváltoztatja az egyik ion koncentrációját, akkor a máiké ennek megfelelően megváltozik, mert az autoprotolitiku egyenúly eltolódik. Az oxónium- illetve a hidroxid-ion koncentrációja igen könnyen megnövelhető akár 1 mol/dm -re (vagy még ennél i nagyobb értékre!), de lecökkenthető akár 10 14 mol/dm -re i. Ez legalább 14 nagyágrend változát jelent! A könnyebb kezelhetőég miatt bevezették a ph-t: ph log 10 ([H / mol/dm ) (a hidrogénion mol per köbdeciméterben kifejezett koncentrációja tíze alapú logaritmuának mínuz egyzeree) Ezzel analóg módon definiáljuk a poh-t: poh log 10 ([OH / mol/dm ) A kéőbbi tanulmányok orán ehhez haonlóan a ki p betűt közvetlenül követő kémiai képlet, vegyjel az adott anyagfajta anyagmennyiég koncentrációjának mol per köbdeciméterben kifejezett értéke tíze alapú logaritmuának mínuz egyzeree. Pl. pca log 10 ([Ca / mol/dm ) A logaritmu legfontoabb kémiai alkalmazáa: a ph. emlékeztető: nagyon kici é nagyon nagy értékeket i felvehetnek egye mennyiégek mértékegyégeknél bevezették a prefixumokat ennek kezeléére Vegyük az anyagmennyiég koncentrációt. Általában 0,001 1 mol/dm nagyágrendben van. De ok anyagfajtánál ennél jelentően kiebb. Mondjuk az oxóniumionok koncentrációja c,14*10 1 mol/dm. Vagy mondjunk c,14 pmol/dm? Matematikailag helye, de kémikuok nem nagyon zeretik haználni. 016.04.0. tema07_0160414

Hogyan tudnánk egyzerűbben kezelni ezeket a ki koncentrációkat? A logaritmu matematikai művelet egítégével. Mi a logaritmu? ezdjük a hatványozáal: hányzor zorzunk öze egy zámot önmagával Négyzetreemelé: 4 4*4 16 öbre emelé: 4 4*4*4 64 Általánoan: a b c, ahol a az alap, b a kitevő, a művelet a hatványozá. Milyen zám lehet b?, pozitív egéz zámok De b nem cak pozitív zám lehet! Elő a zámológépeket, próbáljuk ki: 4 0,065. Ez meg hogyan jön ki? 4 1/(4 ) 1/16 0,065 Áltálánoan: a b 1 / a b Lehet b nulla? Igen! 4 0 1. Bármely zám nulladik hatványa 1. Lehet eetleg tört zám i? Igen, az i lehet! Nézzük: 4 0,5. Nagyon érdeke eredmény! Pont olyan, mint amikor négyzetgyököt vonunk. 0,5 1/ Próbáljuk ki: 8 köbgyöke. 8 1/. Megállapíthatjuk: a gyökvoná peciáli hatványozá. b 1/ b c c Még egy példa: 1/ 100 100 10 Egézen egyzerű. Mi a helyzet, ha a kérdét kicit máképpen tezük fel: A 100-at hányadik hatványra kell emelni, hogy 10-et kapjunk? Itt könnyű a válaz, de legyen kérdé b értéke a 10 b 16.7766 feladatban. Ilyen típuú feladatokat (kereük a kitevőt) logaritmu egítégével oldunk meg: log 10 16.7766.50 log a c b iejté: a alapú logaritmu c egyenlő b. Azaz milyen kitevőre kell emelni a-t, hogy c-t kapjunk eredményül. Miért hazno ez? Egy zám 10-e alapú logaritmuán rögtön látzik a nagyágrend: Félév eleji példák: 1541,51,5415*10 4 0,004144,14*10 1,04,104*10 1 46,144,614*10 1 Nézzük meg ezek 10-e alapú logaritmuát! log 10 1541,5 4,098 log 10 0,00414,75 log 10 1,04 1,49 log 10 46,14 1,664 A tize alapú logaritmu eetén okzor elhagyják az alap jelét é cak lg-t (rozabb eetben log-t) írnak. Térjünk viza példánkra! c,14*10 1 mol/dm. log 10 (,14*10 1 ) 11.66 Sokkal kényelmeebb 11,6-el dolgozni, mint,14*10 1 -el. Ezen kívül jól látzik rajta a nagyágrendi változá (1 ph egyég változá 1 nagyágrend koncentráció változá az oxónium- é hidroxid-ionokra nézve). A 5 C-on emlege oldat ph-ja ezek zerint log 10 (1,0*10 7 ) 7,0. Ez alapján zokták mondani, hogy ha a ph<7, akkor ava, ha ph>7, akkor lúgo egy oldat. 016.04.0. tema07_0160414

gyomor: normálian 1 között bél: 6 7 vér: 7,4 egézége bőr: 5,5 ezért a jó tufürdő oldatának i 5,5 a ph-ja a zappan oldat ph-ja kb. 9-11 ava eők: zén-dioxid oldódáa miatt a ph eleve 5,5-6 közötti, cak ez alatt bezélünk ava eőről. ph-ja általában 4,5 körül van, de mértek ph alatti értéket i! ceppkőbarlangok kialakuláa H OCO H CO CaCO H CO Ca(HCO ) v [H O * [OH / vegyük mindkét oldal tíze alapú logaritmuát! log 10 ( v ) log 10 ([H O * [OH ) 14 log 10 ([H O ) log 10 ([OH ) / *( 1) 14 log 10 ([H O ) log 10 ([OH ) Így: ph poh 14 Példák ph zámítára erő avak, báziok oldatában Számíta ki,0 dm, 0,001 mol/dm koncentrációjú óav ph-ját! A óav erő av, tehát teljeen dizociál. Az oldatban az oxónium-ion koncentrációja 0,001 mol/dm. ph log([h /(mol/dm )) log(0,001),00 Az oldat térfogata fölölege adat, azzal vagy az anyagmennyiéggel ph-t zámítani hiba! Számíta ki 1,5 dm, 0,0 mol/dm koncentrációjú óav ph-ját! A óav erő av, tehát teljeen dizociál. Az oldatban az oxónium-ion koncentrációja 0,0 mol/dm. ph log([h /(mol/dm )) log(0,0) 1,5 Az oldat térfogata fölölege adat, azzal vagy az anyagmennyiéggel ph-t zámítani hiba! Számíta ki az alábbi hidrogén-klorid-oldatok ph-ját, amelyek koncentrációja rendre 10 mol/dm, 10 4 mol/dm, 10 5 mol/dm, 10 6 mol/dm, 10 7 mol/dm, 10 8 mol/dm, 10 9 mol/dm, 10 10 mol/dm! Láttuk, hogy ilyen egyzerű eetben cak a kitevő 1 zereét kell venni, azaz, 4, 5, 6, 7 (???), 8 (???), 9 (???), 10 (???). (azaz híg oldatoknál av hozzáadáára lúgo lett az oldat?) Mi a hiba? Savat adunk az oldathoz, ezért az nem lehet lúgo! ph 8, 9 é 10 vizont már az. Igen ki koncentrációban már nem hanyagolhatjuk el a víz autoprotolíziéből zármazó hidrogén-ionokat. Ezek fogják az utoló eetekben meghatározni az oldat ph-ját, tehát ezekben az eetekben a helye érték: ph7. Számíta ki 0,0 dm, 0,01 mol/dm koncentrációjú nátrium-hidroxid ph-ját! A nátrium-hidroxid erő bázi, tehát teljeen dizociál. Az oldatban a hidroxid-ion koncentrációja 0,01 mol/dm. poh log([oh /(mol/dm )) log(0,01),00, ph 14 poh 1,00 Az oldat térfogata fölölege adat, azzal vagy az anyagmennyiéggel ph-t zámítani hiba! Számíta ki 1,0 dm, 0,004 mol/dm koncentrációjú nátrium-hidroxid ph-ját! A nátrium-hidroxid erő bázi, tehát teljeen dizociál. Az oldatban a hidroxid-ion koncentrációja 0,004 mol/dm. poh log([oh /(mol/dm )) log(0,004),40, ph 14 poh 11,60 Az oldat térfogata fölölege adat, azzal vagy az anyagmennyiéggel ph-t zámítani hiba! Számíta ki,6 dm, 0,004 mol/dm koncentrációjú bárium-hidroxid ph-ját! A bárium-hidroxid erő bázi, tehát teljeen dizociál. Az oldatban a hidroxid-ion koncentrációja *0,004 mol/dm 0,008 mol/dm, mert a bárium-hidroxid kétértékű bázi! poh log([oh /(mol/dm )) log(0,008),10, ph 14 poh 11,90 Az oldat térfogata fölölege adat, azzal vagy az anyagmennyiéggel ph-t zámítani hiba! Sóavunk ph-ja,60. Számíta ki a koncentrációját! Az oldatban az oxónium-ion koncentrációja a ph-ból az alábbi módon zámítható: [H O 10 ph 0,0051 mol/dm 016.04.0. tema07_0160414 4

A óav erő av, tehát teljeen dizociál, ezért a óav koncentrációja megegyezik az oxónium-ionok koncentrációjával, 0,0051 mol/dm. Lehetége-e, hogy egy erő av oldatának é egy erő bázi oldatának özeöntééből nem emlege oldat keletkezik? Igen! Cak akkor lez emlege az oldat, ha a av é a bázi anyagmennyiége megegyezik. Minden má eetben az anyagmennyiégek függvényében ava vagy bázio oldatot kapunk. Egy elég özetett ph zámítáo feladat, de cak erő avval é bázial: Sóoldatot kézítünk több lépében: a.) Elő lépében -e ph-jú 6,46 g HCl-t tartalmazó óavat 100-zoroára hígítunk. Mennyi lez a hígított oldat ph-ja? b.) Máodik lépében 1-e ph-jú 40 g nátrium-hidroxid-ot tartalmazó oldatot 10-zereére hígítunk. Mennyi lez a hígított oldat ph-ja? c.) Mennyi lez az oldat ph-ja ha a két oldatot özeöntjük? d.) Mennyi konyhaó keletkezik? e.) Hány liter óoldat keletkezett? Megoldá: a, m HCl 6,46 g n HCl m HCl / M HCl 6,46 g / 6,46 g/mol 1,000 mol a HCl erő av, ezért teljeen dizociál, így n HO 1,000 mol ph > [H O 10 mol/dm c n / V 10 mol/dm 1,000 mol / V HCl V HCl 100 dm 100-zoro hígítá után: V HCl, új 100*100 dm 10000 dm [H O 1,000 mol / 10000 dm 10 4 mol/dm ph 4 b, m NaOH 40 g n NaOH m NaOH / M NaOH 40 g / 40 g/mol 1,0 mol a NaOH erő bázi, ezért teljeen dizociál, így n OH 1,0 mol ph 1 > poh 14 1 > [OH 10 mol/dm 10 mol/dm 1,000 mol / V NaOH V NaOH 100 dm 10-zere hígítá után: V NaOH, új 10*100 dm 1000 dm [OH 1,0 mol / 1000 dm 10 mol/dm poh > ph 14 11 c, HCl NaOH NaCl H O ztöchiometriai feladat! 1 mol HCl 1 mol NaOH 1 mol NaCl 1 mol H O az erő av é az erő bázi telje mértékben közönböítette egymát, a képződött ó nem hidrolizál, így ph 7,0 d, m NaCl 1 mol * M NaCl 58,46 g e, Ezek az oldatok hígak, ezért a térfogatokat özeadódónak tekinthetjük, így V V HCl, új V NaOH, új 10000 dm 1000 dm 11000 dm Özeöntünk 105 cm 0,10 mol/dm koncentrációjú óavat 0,077 liter,0 mol/dm koncentrációjú kálium-hidroxid oldattal. Mennyi lez az így keletkezett oldat ph-ja? (A zámítá orán az oldatok űrűégváltozáától tekintünk el.) HCl OH Cl H O Imét ztöchiometriai feladat, zámoljuk ki az anyagmennyiégeket! n HCl 1,05 dm * 0,10 mol/dm 0,105 mol n OH 0,077 dm *,0 mol/dm 0,154 mol A reakcióegyenlet zerint a két anyag 1:1 mólarányban reagál, tehát a kálium-hidroxid van felelegben. A reakció orán elfogy 0,105 mol HCl é OH, marad 0,05 mol OH é keletkezik 0,105 mol Cl (amivel nem kell zámolni, mert nem hidrolizál, lád kéőbb). Az új oldat térfogata V új 1,05 dm 0,077 dm 1,8 dm. A kálium-hidroxid koncentrációja az új oldatban: c OH, új 0,05 mol / 1,8 dm 0,061 mol/dm. Tehát poh lg(0,061) 1,58, ph 14 poh 1,4 016.04.0. tema07_0160414 5

Özeöntünk azono koncentrációjú é térfogatú erő av é erő bázi oldatát. Mindig emlege lez az oldat? Cak abban az eetben, ha a av é bázi értékűége megegyezik, azaz mindkettő egyértékű, kétértékű. háromértékű Ha ez nem áll fenn a keletkezett oldat nem lez emlege! Pl. Azono koncentrációjú é térfogatú alétromav é bárium-hidroxid oldatok özeöntée. HNO Ba(OH) Ba(NO ) H O A keletkezett oldat lúgo lez, mert a reakció orán a bárium-hidroxidnak cak a fele fogy el. Gyenge avak / gyenge báziok Emlékeztető: Bizonyo anyagok teljeen dizociálnak, ezek az erő elektrolitok. Savak, báziok eetén ezeket erő avaknak illetve erő bázioknak hívjuk. Má anyagok cak rézben dizociálnak, ezek a gyenge elektrolitok. Savak, báziok eetén ezeket gyenge avaknak illetve gyenge bázioknak hívjuk. Írjuk fel egy gyenge av dizociáció egyenúlyára az egyenúlyi állandót! CH COOH H O CH COO H O [ CHCOO *[ HO CH COOH * H O [ [ a zokáo módon zorozzunk át a gyakrolatilag állandó vízkoncentrációval: [ CHCOO *[ HO ez a av dizociációállandója, vagy a avi dizociációállandó [ CHCOOH (ecetav)1.86*10 5 mol/dm báziokra haonló módon felírható: NH H ONH 4 OH [ NH 4 *[ OH b ez a bázi dizociációállandója, vagy a báziku dizociációállandó [ NH b (ammónia)1,85*10 5 mol/dm többértékű avak-báziok: lépéenként dizociálnak, ezekre külön-külön felírható a dizociációállandó (mindig egyre kiebbek) fozforav: (1)1,10*10 mol/dm, (),00*10 7 mol/dm, (),60*10 1 mol/dm az oldatban mindegyik fozfát-ion jelen van, cak a ph-tól függően má-má koncentrációban (peciáció) a dizociációállandó é a dizociációfok közötti kapcolat: írjuk fel az általáno HA H A reakcióra a avi dizociációállandót! [ H *[ A HA [ Az egyenúlyi koncentrációk meghatározáára kézítünk táblázatot! Jelölje c a av beméréi koncentrációját, x az átalakult anyag koncentrációját (ha a térfogat nem változik, amit nyugodtan feltételezhetünk ebben az eetben, akkor az anyagmennyiég helyett koncentráció-változában i gondolkozhatunk): 016.04.0. tema07_0160414 6

HA H A kezdetben c 0 0 átalakult x x x egyenúlyban c x x x x*x x c x c x A dizociáció fok az átalakult anyag mennyiége oztva a telje anyagmennyiéggel: nátalakult α nöze Ha a térfogat nem változik (amit nyugodtan feltételezhetünk ebben az eetben), akkor a dizociációfok felírható az anyagmennyiég cátalakult koncentrációk egítégével i: α cöze Átírva: α * c öze cátalakult x c átalakult α * c öze A koncentrációk: HA H A kezdetben c 0 0 átalakult α*c α*c α*c egyenúlyban c α*c (1 α)*c α*c α*c Azaz: [H [A α*c [HAc α*c(1 α)*c behelyetteítve: α *c* α *c α c * c 1 α ( 1α ) Ez az Otwald-féle hígítái zabály. A beméréi koncentráció é a avi dizociációállandó imeretében a dizociációfok zámítható, amiből az oxóniumionok koncentrációja, illetve a ph megadható. Gyenge avaknál a dizociáció fok általában okkal kiebb, mint egy, ezért a nevezőben lévő átalakult anyag koncentráció (x) illetve α elhanyagolható: x illetve c c α Számíta ki a 0,0 mol/dm koncentrációjú ecetav ph-ját! 1,78*10 5 mol/dm Haználjuk az alábbi képletet: α c 1 α 5 α 1,78*10 mol/dm 0,0 mol/dm 1α Máodfokú egyenlet, ha lehet ne ezt oldjuk meg! Haználjuk az alábbi képletet: x c x 5 x 1,78*10 mol/dm 0,0 mol/dm x Máodfokú egyenlet, ha lehet ne ezt oldjuk meg! Tegyük fel hogy a dizociációfok (α ) kici, így elhanyagolható 1-hez képet! (Ennek a feltételnek a teljeüléét utólag mindig ellenőrizni kell!) α c 1,78*10 5 mol/dm α *0,0 mol/dm (α 0.04584 << 1, rendben), α 0.04584 Tegyük fel hogy az átalakult anyag koncentráció (x) kici, így elhanyagolható a beméréi koncentrációhoz (c) képet! (Ennek a feltételnek a teljeüléét utólag mindig ellenőrizni kell!) x c 5 x 1,78*10 mol/dm, 0,0 mol/dm 016.04.0. tema07_0160414 7

[H α*c 0,04584 * 0,0 mol/dm 7,1*10 4 mol/dm, ph,14 A ponto megoldához meg kell oldani a máodfokú egyenletet: 1 α α ( ) c α α c 0 cα α b ± b 4ac x1, a Figyelem, itt a máodfokú egyenlet megoldóképletében zereplő c nem koncentráció, hanem az α-t nem tartalmazó, nulladfokú tag! ± α 1, c 4c A két gyök közül az egyik negatív. A máik gyök: α 4c c Behelyetteítve: α 0.04066 [H α*c 0,04066 * 0,0 mol/dm 7,*10 4 mol/dm ph,14 x 7,075*10 4 mol/dm (7,075*10 4 mol/dm << 0,0 mol/dm, rendben) [H x 7,1*10 4 mol/dm, ph,14 A ponto megoldához meg kell oldani a máodfokú egyenletet: c x x ( ) c x x 0 x x c b ± b 4ac x1, a Figyelem, itt a máodfokú egyenlet megoldóképletében zereplő c nem koncentráció, hanem az x-et nem tartalmazó, nulladfokú tag! x 1, ± 4 c A két gyök közül az egyik negatív. A máik gyök: x 4 c Behelyetteítve: x 7,*10 4 mol/dm [H x 7,*10 4 mol/dm ph,14 Számíta ki egy av ( 6,*10 mol/dm ) a 0, mol/dm koncentrációjú oldatának ph-ját! Előzör kizámoljuk a dizociációfokot: α c 1 α α 6,*10 mol/dm 0, mol/dm 1α Tegyük fel hogy α kici, így elhanyagolható 1-hez képet! (Ennek a feltételnek a teljeüléét utólag ellenőrizni kell!) 6,*10 mol/dm α * 0, mol/dm α 0,5581 Nem teljeül a feltétel, meg kell oldani az α-ra nézve máodfokú egyenletet. (Ha mégi ebből zámolnánk a ph-t, akkor 0,95-t kapnánk.) A máodfokú egyenlet megoldáaként α 0,04-t kapunk. [H α*c 0,04 * 0, mol/dm 0.04408 mol/dm ph 1,56 (Ez 0,4-e eltéré a hibá elhanyagoláal kapott értéktől.) A avi é báziku dizociációállandó kapcolata: CH COOH H O CH COO H O felírtuk a avi dizociációállandót: [ CHCOO *[ HO [ CHCOOH A fenti folyamat orán az acetát-ion, egy bázi keletkezett. Ez i egyenúlyi reakcióba léphet vízzel: CH COO H O CH COOH OH Írjuk fel erre a báziku dizociációállandót! CH COOH * OH b [ [ [ CHCOO Ezt zokták hidrolíziállandónak nevezni. Nagyon haonlít a két állandó egymára! 016.04.0. tema07_0160414 8

Vegyük a kettő zorzatát: [ CHCOO *[ HO [ CHCOOH *[ OH * h HO * OH CH COOH CH COO [ [ [ [ v Így a avi/báziku dizociációállandó imeretében a hidrolíziállandó kizámítható: v v h, illetve h b Mennyi az acetát-ion hidrolíziállandója, ha az ecetav avi dizociációállandója 1,78*10 5 mol/dm? mol 14 1,0 10 dm mol 10 h, acetátion 5,6 10 mol 5 1,78 10 dm 6 dm α Az Otwald-féle hígítái zabály ebben az eetben i érvénye: h có 1 α Próbáljuk megbecülni az anyagok oldhatóágát a bennük található kémiai kötée, azok eetlege polaritáa é az oldákor vagy az oldódá után lehetége kémiai reakciók alapján! Fémek fizikai oldódáa em polári, em apolári oldózerekben nem jelentő, de ok eetben lehetőég van kémiai oldódára. Atomráco anyagok em polári, em apolári oldózerekben nem oldódnak fizikai oldódáal. A molekulákat alkotó anyagok haonló polaritáú oldózerekben oldódnak jól (apolári anyagok apolári oldózerben, poláriak poláriban). Iono vegyületek polári oldózerekben oldódnak jobban, de az oldhatóága cak az alkálifém-, ammónium- é halogenid-ionokat tartalmazó vegyületeknek jó. A fozfát- é karbonát-ionokat tartalmazó vegyületek gyakran oldhatatlanok é a legtöbb hidroxid i rozul oldódik. Sók hidrolízie A legtöbb ó vízben, híg oldatban teljeen dizociál. Az oldat kémhatáát, így ph-ját a keletkezett ionok vízzel való reakciója (hidrolíziének mértéke), azaz av-bázi tulajdonágaik zabják meg. A keletkező oldat kémhatáát a következő gondolatmenettel állapíthatjuk meg (a nátrium-acetát (NaAc) példáján kereztül bemutatva): 1. Írjuk fel milyen ionokra dizociál a ó vízben! Na é Ac.. Írjuk fel a kation lehetége av-bázi reakcióját/reakcióit vízzel! A nátrium-ion protont em felvenni, em leadni nem képe (Na H O ), azaz nem reagál vízzel.. Írjuk fel az anion lehetége av-bázi reakcióját/reakcióit vízzel! Ac H O HAc OH. Az acetát-ion gyenge bázi, azaz a fenti reakció megy végbe. 4. Döntük el, mely ion av-bázi reakciója tolja el a víz autoprotolitiku egyenúlyát é ez milyen kémhatát jelent! Ebben az eetben cak az acetát-ion lép reakcióba a vízzel (hidrolizál), ezért ez határozza meg az oldat kémhatáát. Mivel hidroxid-ionok keletkeznek az oldat kémhatáa lúgo lez. Ez alapján általánoágban megállapíthatjuk, hogy az erő báziból keletkezett kation (Na ) nem hidrolizál, míg a gyenge avból keletkezett anion (Ac ) igen, így az erő báziból é gyenge avból keletkezett ó (NaAc) vize oldata lúgo. Haonlóképpen végiggondolva: Erő av erő bázial képzett ójának vize oldata: emlege, mert a keletkezett ionok zámottevően nem hidrolizálnak, pl. nátrium-klorid Gyenge av erő bázial képzett ójának vize oldata: lúgo, mert cak az anion hidrolizál zámottevően, pl: nátrium-acetát Erő av gyenge bázial képzett ójának vize oldata: ava, mert cak a kation hidrolizál zámottevően, pl: ammónium-klorid Gyenge av gyenge bázial képzett ójának vize oldata: mindkét ion zámottevően hidrolizál, a ph-t együtt határozzák meg, a hidrolíziállandók egymához képeti értéke zerint, pl: ammóniumcianid: az ammónia erőebb bázi, mint amilyen erő av a HCN, tehát lúgo lez az oldat; ammónium-acetát, emlege, mert az ammónia é az ecetav kb. egyforma erőek Nem túl zakzerűen, de könnyen megjegyezhető módon: a ó oldatának kémhatáát úgy találhatjuk ki, ha kigondoljuk, hogy a kation illetve az anion melyik báziból illetve avból zármazik é megnézzük, hogy ezek milyen erőek. Az "erőebb" határozza meg az oldat kémhatáát. Nem minden ó vize oldatának emlege a kémhatáa! Erő báziból é erő avból képződött ó vize oldata emlege kémhatáú. Gyenge av erő bázial képzett ójának vize oldata lúgo. Erő av gyenge bázial képzett ójának vize oldata ava. 016.04.0. tema07_0160414 9

A nátrium-karbonát példáján: a nátrium-ion a nátrium-hidroxidból zármaztatható, ami erő bázi. A karbonát-ion a zénavból, ami gyenge av. A nátrium-hidroxid erőebb bázi, mint amilyen erő av a zénav, ezért a nátrium-karbonát oldat kémhatáa lúgo lez. éplete Az anyag neve Oldózere* (A, V,) A vize oldat kémhatáa**(s,n,l,-) Cl klór A, V S P 4 fehérfozfor A - CO zén-dioxid A, V S CaO kalcium-oxid V L HNO alétromav V S HCl hidrogén-klorid V S NaCl nátrium-klorid, konyhaó V N NH 4 Cl ammóniumklorid/zalmiákó V S Na CO nátrium-karbonát/zóda V L SiO zilícium-dioxid - - C H 6 etán A - CCl 4 zén-tetraklorid A - CH OH methanol A, V N HCOOH hangyaav V S C 6 H 6 benzol A - * apolári (pl. zerve oldózer: hexán, zén-tetraklorid tb.): A,. ha vízben oldódik: V ** ava: S, emlege (neutráli): N, lúgo: L vagy nem értelmezett: - Cl : Cl H O HOCl HCl mindkét termék av, ezért ava CO : CO H O H CO a zénav av, ezért ava CaO: CaO H O Ca(OH) a kalcium-hidroxid bázi, ezért lúgo HNO : HNO H O H O NO erő av, ezért ava HCl: HCl H O H O Cl erő av, ezért ava NaCl: NaCl (z) Na (aq) Cl (aq) egyik ion em hidrolizál, így emlege NH 4 Cl: NH 4 Cl (z) NH 4 (aq) Cl (aq) cak az ammónium-ion hidrolizál (avaan), így ava Na CO : Na CO (z) Na (aq) CO (aq) cak a karbonát-ion hidrolizál (lúgoan), így lúgo CH OH: gyakorlatilag nem reagál vízzel, ezért emlege HCOOH: HCOOH H O H O HCOO gyenge av, ezért ava A pufferek (pufferoldatok) pufferoldat: konjugált av-bázi párt tartalmazó oldat, a ph változát okozó külő hatát képe tompítani konjugált av-bázi pár: egymától egy protonban különböző, av-bázi reakcióban egymába alakulni képe rézeckék. az élet ezen alapul! a vér ph-ját ezen az alapon tudja a zervezet állandó értéken tartani pufferoldat ph-ja ecetav/acetát puffer Ecetav-oldatban nátrium-acetátot oldunk, ami telje mértékben dizociál, é vizazorítja az ecetav dizociációját. A koncentrációk: HA H A kezdetben c av 0 c ó átalakult x x x egyenúlyban c av x x c ó x Elég nagy koncentrációknál [CH COOH c av, [CH COO c ó, mivel a av é a bázi hidrolízie vizazorítja egymát, é av hidrolízie elhanyagolható a beméréi koncentrációkhoz képet. [ CHCOO *[ HO [ CHCOOH c ó *[ H O c av > [ H O cav có Pufferoldat kézítée: ézítünk 1, liter ph5,0 ecetav/acetát puffert úgy, hogy 0, mol/dm koncentrációjú ecetavban oldunk fel zilárd nátriumhidroxidot. Mennyi ecetav oldatra é nátrium-hidroxidra van zükég? 1,78*10 5 mol/dm 016.04.0. tema07_0160414 10

Tételezzük fel, hogy a zilárd anyag hozzáadáa orán nem változik az oldat térfogata, így 1, dm ecetav oldatra lez zükég. ph5,0 oldatban az oxóniumion-koncentráció 10 5,0 mol/dm 6,10 10 6 mol/dm c c ó 6 [ HO 6,10 10 mol/dm 0, 545 av 5 1,78 10 mol/dm Ennek elérééhez az ecetav egy rézét át kell alakítanunk acetát-ionná: CH COOH NaOH CH COONa H O kezdetben 0, mol/dm x 0 mol/dm átalakult x x x a reakció után 0, mol/dm x 0 mol/dm x c av /c ó (0, mol/dm x)/x 0,545 x 0,164 mol/dm Az ehhez zükége nátrium-hidroxid anyagmennyiége: n NaOH 0,164 mol/dm 1, dm 0,1949 mol ami m NaOH 0,1949 mol 40 g/mol 7,80 g A pufferkapacitá megadja, hogy hány mól av vagy lúg hatáára változik egyégnyit 1 liter pufferoldat ph-ja. 016.04.0. tema07_0160414 11