Hape-alus_tasakaal
Download
Report
Transcript Hape-alus_tasakaal
HAPE-ALUS
TASAKAAL
Teema nr 2
Tugevad happed
◦ Tugevad happed on lahuses täielikult dissotiseerunud
◦ H+ sisaldus lahuses on võrdne happe analüütilise kontsentratsiooniga
◦ Nt HNO3 HCl H2SO4 (esimeses astmes)
◦ pKa väärtused on negatiivsed
Nõrgad happed
◦ Happed, mis dissotsieeruvad lahuses osaliselt
◦ Nt CH3COOH, fenool ja paljud teised
◦ Nt äädikhappe lahuses on nii äädikhappe molekulid kui ka atsetaatioonid
◦ Fenooli lahuses on nii fenooli molekulid kui ka fenolaatioonid jne
◦ pKa väärtused 0 - ….
CH 3COOH
Hape
CH 3COO H
Happega konjugeeritud alus
pKa ja pKb
◦ Äädikhappe dissotsiatsiooni
Ka
CH 3COOH CH 3COO H
H CH COO
3
CH 3COOH
a sõnast acid (ing k)
◦ Atsetaatiooni, kui aluse, reaktsioonile veega
CH 3COO H 2O
CH 3COOH OH
vastab konstant:
Kb
CH 3COOH OH
CH COO
3
b sõnast base (ing k)
kirjeldab dissotsatsioonikonstant:
Analüütiline ja tasakaaluline
kontsantratsioon
◦ Mingi aine analüütiline kontsentratsioon lahuses näitab, milline kogus seda ainet on
lahusele lisatud või muul moel sinna jõudnud)
◦ Aga aine ei pruugi seal olla sellel kujul, nagu ta lisati
◦ Tähitsame tähega „c“
◦ Mingi osakese tasakaaluline kontsentratsioon lahuses väljendab selle konkreetse
osakese sisaldust selles lahuses
◦ Tähistame [osake]
◦ Näide:
◦ Lisades veele CH3COOH ta osaliselt jääb CH3COOH kujule ja osaliselt ioniseerub andes
CH3COO–
◦ c(CH3COOH) = [CH3COOH] + [CH3COO-]
pH
pH log H
◦ Tugevate hapete puhul
pH logH logcHCl
cHCl Cl H
◦ On kasutuses ka mõiste pOH log OH
pH pOH lahusti _ pK auto
◦ Vesikeskkonnas
pH pOH 14
◦ NB! Selles kursuses me tegeleme lahjade lahustega ning eeldame, et γ≈1
Nõrga happe lahuse pH
◦ Vaatleme äädikhappe näitel
CH 3COO H
CH 3COOH
H CH COO
Ka
3
CH 3COOH
◦ Kuna x mol äädikhappe dissotsiatsioonil tekib x mol atsetaati ja x mol prootoneid, siis:
CH COO H
(1)
3
◦ Äädikhappe analüütilise kontsentratsiooni saab siduda tasakaaluliste
kontsentratsioonidega
cCH 3COOH CH 3COO CH 3COOH H CH 3COOH
CH 3COOH cCH 3COOH H
(2)
◦ Asendades (1) ja (2) dissotsiatsioonikonstandi avaldisse:
H CH COO
H H
CH 3COOH cCH 3COOH H
2
K a cCH 3COOH H H
Ka
3
◦ Jääb ruutvõrrandi lahendamine
Nõrga aluse lahuse pH
◦ Vaatleme ammoniaagi näitel
NH 4 OH
NH 3 H 2O
NH OH
Kb
4
NH 3
◦ Kuna x mol ammoniaaki reageerib veega tekib x mol ammoonium ioone ja x mol
hüdroksiidioone, siis:
NH OH
4
◦ Äädikhappe analüütilise kontsentratsiooni saab siduda tasakaaluliste
kontsentratsioonidega
c NH 3 NH 3 NH 4 NH 3 OH
NH 3 cNH 3 OH
◦ Asendades (1) ja (2) dissotsiatsioonikonstandi avaldisse:
NH OH OH OH
NH 3
cNH 3 OH
2
K b cNH 3 OH OH
Kb
4
OH ... pOH ...pH 14 pOH
Keskkonna dissotsiatsioon
◦ Vesi on protoonne solvent, seega võivad ka tema autoprotolüüsist tekivad prootonid
mõjutada lahuses olevat prootonite üldhulka
H 2O
H OH
◦ Vee autoprotolüüsi pole tarvis arvestada kui
H
happe _ dissotsatsioonist
H
vee _ autoprotolüüsist
◦ Seejuures kummagi prootonite „allika“ suurusjärku on võimalik hinnata:
H
H
vee _ autoprotolüüsist
chape K a
1/ 2
happe _ dissotsatsioonist
Kw
1/ 2
Soolade hüdrolüüs
CH 3COO H 2O
CH 3COOH OH
Kb
CH 3COOH OH
CH COO
3
◦ Naatrium atsetaat dissotseerub täielikult ning atsetaatioonid hüdrolüüsuvad osaliselt:
csool CH 3COO CH 3COOH
◦ Hüdrolüüsil tekkiva äädikhappe ja hürdroksiidioonide hulk on võrdne
CH 3COOH OH
◦ Tehes vastavad asendused Kb valemisse saame:
Kb
CH 3COOH OH
CH COO
3
OH
OH
2
c sool
◦ Jääb lahendada ruutvõrrand
Dissotsatsiooniaste
◦ Ühealuselise happe HA jaoks:
A
c HA
A
HA A
◦ Kahealuselise happe H2A jaoks:
HA
c
H A HA A
A
A
c
H A HA A
1
HA
H2 A
2
2
H2 A
2
2
2
2
2
Arvuliselt saame leida
0
H 2 A
cH2 A
HA
1
2
cH2 A
A
2
cH2 A
H 2 A
H 2 A HA
A
2
1
1 K1
HA
H A HA A 1 K
K1
2
2
1
A
H A HA A 1 K
K1 K 2
2
1
2
H
K1 K 2
H
2
H
H
H
H
K1 K 2
2
2
H
2
K1 K 2
H
2
Puhverlahused
◦ Lahused, mille on võime pH-d säilitada hapete-aluste lisamisel
◦ Nõrga happe ja tema soola lahus
◦ Nõrga aluse ja tema soola lahus
◦ Puhverdusala on pH vahemikus: pKa±1
Näiteks
◦ Oletame, et meil on atsetaatpuhver:
◦ Lahuses on CH3COOH ja CH3COO-
◦ Happe lisamisel:
CH 3COO H CH 3COOH
◦ Aluse lisamisel:
CH 3COOH OH CH 3COO H 2O
Puhverlahuse pH arvutamine
◦ Lähtume dissotsatsioonikonstandi avaldisest:
Ka
H CH COO
3
CH 3COOH
◦ Miinuslogaritmimisel saame:
log K a log H log
pK a pH log
c sool
c hape
pH pKa log
c sool
c hape
CH COO
3
CH 3COOH
◦ Viimast nimetatakse puhvarlahuse valemiks