Sav-bázis egyensúlyok

Az előadások a következő témára: "Sav-bázis egyensúlyok"— Előadás másolata:

1 Sav-bázis egyensúlyok
Vízkémia Sav-bázis egyensúlyok

2 Sav-bázis egyensúlyok vizes oldatban
Savak - bázisok - sók fogalma, sav-bázis elméletek Arrhenius - Ostwald: vízben - sav H+-ra és anionra, a bázis kationra és OH-ra disszociál, reakciójukban só és víz képződik Oldószerelmélet: disszociáció során a savak az oldószer kationját, a bázisok pedig anionját növelik Brønsted-Lowry: a sav H+-t ad át a bázisnak, konjugált sav-bázis párok, nem kategorikus csoportok Lewis-Pearson: a savak elektronpár-akceptorok, a bázisok elektronpár-donorok, sokkal tágabb fogalom

3 Közös elektronpár létrehozása
Arrhenius - Ostwald elmélete HCl  H+ + Cl NaOH  Na+ + OH A savi erősség a disszociáció mértékétől függ Svante August Arrhenius Wilhelm Ostwald

4 Közös elektronpár létrehozása
Arrhenius - Ostwald elmélete a sav és bázis reakciója a víz képződése H+ + OH  H2O az indikátorok működése a pH fogalma - Sørrensen

5 Közös elektronpár létrehozása
Brønsted-Lowry elmélete CH3COOH + H2O  H3O+ + CH3COO sav bázis2 sav2 bázis1 Johannes Nicolaus Brønsted Thomas Martin Lowry

6 Közös elektronpár létrehozása
Brønsted-Lowry elmélete konjugált sav-bázis párok egyes részecskék a reakciópartnertől függően savak vagy bázisok H2SO4 + H2O  HSO4 + H3O+ HSO4 + H2O  SO42 + H3O+

7 Közös elektronpár létrehozása
Lewis-Pearson elmélete Elektronpár-akceptor és elektronpár-donor részecskék Gilbert Newton Lewis Ralph G. Pearson

8 Közös elektronpár létrehozása
Lewis-Pearson elmélete komplexek képződésére is értelmezhető a H+ és a fémionok savak, ligandumok bázisok soft és hard kategóriák

9 A vízionszorzat H2O + H2O  H3O+ + OH Az egyensúlyi állandó
K = [H3O+]·[OH] = 1,00·10-14

10 A pH skála A pH értelmezése vizes oldatban: pH = -1·lg [H+]
Savak - bázisok - sók vizes oldatának kémhatása pH + pOH = 14,00 A sav, bázis vagy só koncentrációjából - hogyan?

11 A pH Elektrolitos disszociáció erős és gyenge elektrolitok
HA  H+ + A BOH  B+ + OH BA  B+ + A van-e reakció a vízzel?

12 A pH A sók csoportjai vízzel reakcióba lépnek vízzel nem reagálnak
hidrolizáló sók Zn(NO3)2 AlCl3 CH3COONa Na3PO4 NaCl KNO3 MgSO4 KClO4

13 A pH Sók hidrolízise NaCl + H2O  Na+(aq) + Cl(aq) csak disszociáció
egyik ion sem reagál a vízzel NH4Cl + H2O  NH4+(aq) + Cl(aq) disszociáció NH4+(aq) + H2O  NH4OH + H+ savas hidrolízis NaF + H2O  Na+(aq) + F(aq) disszociáció F(aq) + H2O  HF + OH lúgos hidrolízis

14 A pH Pufferek - tompító oldatok egyensúlyok: CH3COOH  H+ + CH3COO
gyenge sav + sója (CH3COOH + CH3COONa) gyenge bázis + sója (NH4OH + NH4Cl) egyensúlyok: CH3COOH  H+ + CH3COO CH3COONa  CH3COO + Na+ a pH csak a só és a sav koncentrációjának arányától függ

15 A pH Pufferek - tompító oldatok egyensúlyok: CH3COONa  CH3COO + Na+
hozzáadott erős sav esetén: egyensúlyok: CH3COONa  CH3COO + Na+ HCl  H+ + Cl CH3COOH  H+ + CH3COO

16 Sav-bázis reakciók Közömbösítés H+ + OH  H2O
sav és bázis reakciója: H+ + OH  H2O H2SO4 + 2 NaOH  Na2SO4 + 2 H2O semleges oldat H2CO3 + 2 KOH  K2CO3 + 2 H2O lúgos oldat HNO3 + NH4OH  NH4NO3 + H2O savas oldat oxid és sav vagy bázis reakciója: MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O CO2 + Ca(OH)2  CaCO3 + H2O

17 Sav-bázis reakciók Sav vagy bázis képzése:
erősebb a gyengébbet kiszorítja: 2 HCl + Na2SO3  2 NaCl + H2O + SO2 KOH + NH4Cl  KCl + H2O + NH3 3 Ba(OH)2 + 2 AlCl3  3 BaCl2 + 2 Al(OH)3 Oxidok és víz reakciója: SO2 + H2O  H2SO3 CaO + H2O  Ca(OH)2

18 A pH változása sav-bázis reakciókban

19 Koordinációs kémiai folyamatok
Lewis-Pearson elmélete komplexek képződésére is értelmezhető sav-bázis fogalmak a H+ és a fémionok savak, akceptorok ligandumok (anionok vagy magányos elektronpárt tartal-mazó semleges molekulák) bázisok, donorok [Cu(H2O)4]2+ és SO42- [Cu(NH3)4]2+ és SO42-

20 Komplexek képződése vegyértékkötés elmélet
a ligandumok magányos elektronpárjai datív kötést létesítenek a fémion üres atompályáira kapcsolódva

21 Komplexek képződése vizes oldatban vízmolekulák koordinatív kötése
[Al(H2O)6]3+

22 Komplexek képződése Komplexképződési egyensúly:
lépcsőzetes kialakulás - az egyes ligandumok egymás utáni kapcsolódása több egyensúlyi folyamat - egyensúlyi állandóval M + L  ML ML + L  ML ML2 + L  ML3  = K1·K2·K3 …

23 Komplexek képződése Különböző térbeli és sorrendi elrendeződés jöhet létre - geometriai izomerek és szerkezeti izomerek

24 Komplexek képződése Koordinálódó ligandumok minősége

25 Komplexek képződése Egyfogú és többfogú ligandumok - kelátgyűrűk kialakulása platina-bisz-etilén-diamin EDTA-komplex

26 Komplexek képződése Fontos élettani hatású vegyületek, ionok
ciano-kobalamin hem klorofill

27 Komplexometria EDTA indikátorok