Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

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

1 Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban
15:50 Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban Disszociációs egyensúlyi állandó HAc H+ + Ac- ecetsav disszociációja [H+] [Ac- ] Ksav = ▬▬▬▬▬▬ [HAc] NH4OH NH4+ + OH- Ammóniumhidroxid disszociációja [NH4+] [OH-] Kbázis = ▬▬▬▬▬▬ [ NH4OH] 10:54

2 Savak disszociációja vizes oldatban
15:50 Savak disszociációja vizes oldatban [H+] [A- ] HA H+ + A- Ks = ▬▬▬▬ [HA] Sav Ks pKs Sósav ∞ Kénsav ∞ Salétromsav ∞ Triklórecetsav ,0* ,52 Ecetsav ,8* ,75 Kénessav ,6* ,79 Szénsav ,4* ,37 Erős savak Gyenge savak 10:54

3 Bázisok disszociációja vizes oldatban
15:50 Bázisok disszociációja vizes oldatban [B+] [OH- ] BOH B+ + OH- Ks = ▬▬▬▬ [BOH] Bázis Kb pKb Nátrium-hidroxid ∞ Lítium-hidroxid ∞ Kálium-hidroxid ∞ Etilamin ,5* ,19 Ammónia ,8* ,74 Piridin ,8* ,75 Erős bázisok Gyenge bázisok 10:54

4 Gyenge bázisok disszociációja vizes oldatban
15:50 Gyenge bázisok disszociációja vizes oldatban [BH+] [OH- ] B + H2O BH+ + OH- Ks = ▬▬▬▬ [B] [H2O] Bázis Kb pKb Etilamin ,5* ,19 Ammónia ,8* ,74 Piridin ,8* ,75 B BH+ NH3 NH4+ B CH3-CH2-NH2 BH+ CH3-CH2-NH3+ B BH+ 10:54

5 Víz disszociációja és a pH fogalma
15:50 H2O H+ + OH- [H+] [OH-] [H2O] = konstans K = ▬▬▬▬▬▬ [H2O] Mert az elbomlás mértéke elhanyagolható, Kv = [H+] [OH-] = 10-14 pH = - lg[H+] és pOH = -lg[OH-] pH + pOH = 14 10:54

6 15:50 0 ≤ pH < savas tartomány, savas jelleg a pH csökkenésével nő pH = semleges oldat 7 < pH ≤ lúgos tartomány, lúgos jelleg nő a pH növekedésével pKv = pH + pOH = 14,00 10:54

7 Erős savak és bázisok pH-ja disszociáció – 100%
15:50 Erős savak és bázisok pH-ja disszociáció – 100% pH = - lg[H+] = - lg [sav] [H+] = [sav] [OH-] = [bázis] [H+] [OH-] = 10-14 [H+] = / [OH-] = / [bázis] pH = - lg[H+] = 14 + lg [bázis] 10:54

8 Gyenge savak pH-ja [H+] [A- ] HA H+ + A- Ks = ▬▬▬▬ [HA]
15:50 [H+] [A- ] HA H+ + A- Ks = ▬▬▬▬ [HA] x = [H+] = [A- ] << [HA] [HA]egyens. ~ [HA] kiind. = [sav] [H+] [A- ] [x]2 Ks = ▬▬▬▬ = ▬▬▬▬ x = [H+] ~ Ks [sav] [HA] [sav] - x x2 - Ks.x + Ks.[sav] =0 x = [H+] = 10:54

9 Többértékű savak disszociációja
15:50 Többértékű savak disszociációja egyensúly pKa értéke H3PO4 ⇌ H2PO4− + H+ pKa1 = 2,15 H2PO4− ⇌ HPO42− + H+ pKa2 = 7,20 HPO42− ⇌ PO43− + H+ pKa3 = 12,37 Ha az egyes pK-k között a különbség kb. négynél több, akkor minden egyes termék önálló savnak tekinthető. A H2PO4− sói kikristályosíthatók, ha az oldat pH-ját kb. 5,5-re állítjuk, A HPO42− sók mintegy 10-es pH-jú oldatból kristályosíthatók ki. 10:54

10 Többértékű savak disszociációja: szénsav
15:50 Többértékű savak disszociációja: szénsav c(CO2)T=c(H2CO3*)+c(HCO3-)+c(CO32-) CO2 oldódása vízben: H2CO3* reakció a víz molekulával „oldott széndioxid” szénsav dissziciáció disszociációs állandó 1. további disszociáció disszociációs állandó 2. 10:54

11 H2O + CO2 H2CO3 CaCO3 + H2CO3 Ca(HCO3)2
15:50 Karbonát – hidrogénkarbonát egyensúly H2O + CO H2CO3 CaCO3 + H2CO Ca(HCO3)2 Vízkő képződés Változó keménység Vízkő eltávolítás Cseppkőképződés 10:54

12 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Disszociáció
15:50 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Disszociáció A vizes sóoldatok pH értéke sokszor lényeges a korrózió szempontjából Semleges oldatokat képező sók Erős sav (pl. HCl) + erős bázis (pl.NaOH) NaCl + H2O → NaOH + HCl Na+ OH H+ Cl- Erős sav és erős bázis teljesen disszociál [H+] = [OH-] pH=7 semleges 10:54

13 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Savas hidrolízis
15:50 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Savas hidrolízis Savas oldatokat képező sók Erős sav (pl. HCl) + gyenge bázis (pl.NH4OH) → ammónium-klorid részlegesen disszociál teljesen disszociál NH4Cl + H2O → NH4OH + HCl NH OH H+ Cl- [H+] > [OH-] pH < 7 savas 10:54

14 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Lúgos hidrolízis
15:50 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Lúgos hidrolízis Bázikus oldatokat képező sók Erős bázis (pl. NaOH) + gyenge sav (pl.CH3COOH) → nátrium-acetát részlegesen disszociál teljesen disszociál CH3COONa + H2O → CH3COOH + NaOH CH3COO- H OH- Na+ [H+] < [OH-] pH > 7 lúgos 10:54

15 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Lúgos hidrolízis
15:50 Vizes sóoldatok sav-bázis tulajdonságai Lúgos hidrolízis CH3COONa + H2O → CH3COOH + NaOH CH3COONa → CH3COO- + Na+ CH3COO- + H2O ↔ CH3COOH + OH- [HA] [OH- ] [HA] [OH- ] [H+] Kv Kh = ▬▬▬▬ = ▬▬▬▬ ▬▬▬▬ = ▬▬▬▬ [A-] [HA] [H+] Ks [H+] [A- ] Ks = ▬▬▬▬ Kv = [H+] [OH-] = 10-14 [HA] 10:54

16 Erős sav kiszorítja a gyenge savat sójából
15:50 Erős sav kiszorítja a gyenge savat sójából CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl Az oldatba kerülő ionok: CH3COO- + Na+ + H+ + Cl- HAc H+ + Ac- ecetsav disszociációja [H+] [Ac- ] Ks = ▬▬▬▬ = 1,8*10-5 [HAc] Az oldat összetétele: Na+ + Cl- + CH3COOH és egy kevés CH3COO- + H+ 1 mólos oldatok esetén ~ gyök(1,8*10-5) = 0,004 mol 10:54

17 de ugyan a foszforsav erősebb sav mint a kovasav
15:50 Füstgáz tisztítás SO2 + CaCO3 = CaSO3 + CO2 anhidridre is igaz Kénessav ,6* Szénsav ,4*10-7 CaCO3 + H2SO4 = CaSO4 + H2CO3 H2CO3 = H2O + CO2 el is távozik a rendszerből de ugyan a foszforsav erősebb sav mint a kovasav H3PO4 előállítása: - lepárlás – C koksz kemencében 2 Ca5(PO4)3F + 5SiO2 + 15C = 9CaSiO3 + CaF2 +15CO+6P P illékony eltávozik a rendszerből > P2O5 > H3PO4 10:54

18 Sav-bázis indikátorok működése
15:50 Sav-bázis indikátorok működése Indikátor-H: egy gyenge sav indikátor-H indikátor- + H+ piros színű molekuláris forma sárga színű ionos forma Metilvörös Sav hozzáadására az egyensúly balra tolódik: piros lesz az oldat Lúg hozzáadására a (a lúg elfogyasztja a H+ ionokat) az egyensúly jobbra tolódik : az oldat sárga lesz Semleges állapotban narancs színű az oldat 10:54

19 Sav-bázis indikátorok
Fenolftalein  H+ (+OH) nincs hosszú konjugált részlet  színtelen + H+ több gyűrűre átterjedő konjugált kötések  közeli elektronállapotok színes 10:54

20 Sav-bázis indikátorok
Sav-bázis titrálások 10:54

21 Sav-bázis indikátorok
10:54

22 Az eső természetes savassága és a savas eső
SO2 + H2O = H2SO3 SO2 + O3 = SO3 + O2 SO3 + H2O = H2SO4 2NO H2O = HNO2 + HNO3 H2O + CO2 → H2CO3 H2O + H2CO3 HCO3 + H3O+ pH ≈ 5, mészkő, vízkő képződése: H2CO3 + CaCO HCO3 + Ca2+(aq) 10:54

23 Pufferek Szerepe: pH stabilitás, kompenzálás, kiegyenlítés a külső hatásokkal szemben. Puffer rendszerek pH-ja jelentős mértékben „stabil”, kisebb mennyiségű sav vagy lúg hozzáadásával nem változik számottevően. Puffer kapacitás megadja, hogy a puffer 1 literének pH-ját hány mól HCl csökkenti egy egységgel, ill. hány mól NaOH növeli egy egységgel. 10:54

24 Puffer rendszerek Gyenge sav és az erős bázissal alkotott sójának együttese CH3COOH + NaOH→CH3COONa + H2O Ecetsav – nátrium acetát puffer rendszer CH3COOH CH3COONa 10:54

25 Ecetsav – nátrium acetát puffer rendszer
Savas hatás esetén CH3COO- + Na+ + CH3COOH + H+ → 2CH3COOH + Na+ lényeg: CH3COO- + H+ → CH3COOH Lúgos hatás esetén CH3COO- + Na+ + CH3COOH + OH- → 2CH3COO- + Na+ + H2O lényeg: CH3COOH + OH- → CH3COO- + H2O 10:54

26 Ecetsav – nátrium acetát puffer működése
HAc H+ + Ac Ha 1 mól ecetsavból és 1 mól nátrium-acetátból készítünk 1 dm3 oldatot akkor a [sav] = 1 és a [só] = 1. [H+] = Ks = 1, pH = 4,75 10:54

27 pH = 4,66 Ecetsav – nátrium acetát puffer működése HAc H+ + Ac
Ha 1 mól ecetsavból és 1 mól nátrium-acetátból készült 1 dm3 oldathoz 0,1 mól HCl-t adunk akkor a [sav] = 1,1 és a [só] = 0,9 [H+] = 1,8.10-5* pH = 4,75 pH = 4,66 Ha egy ilyen pH-jú puffert nem tartalmazó oldathoz 0,1 mól sósavat (HCl) adunk akkor az új pH = 1 10:54

28 Ammóniumhidroxid – ammónium klorid puffer rendszer
Savas hatás esetén NH4+ + Cl- + NH4OH + H+ → 2NH4+ + Cl- +H2O lényeg: NH4OH + H+ → NH4+ + H2O Lúgos hatás esetén NH4+ + Cl- + NH4OH + OH- → 2NH4OH +Cl- lényeg: NH4+ + OH- → NH4OH 10:54

29 Hidrogén karbonát puffer rendszer
Egy komponensű puffer: hidrogén karbonát ion 10:54

30 Szervetlen szén rendszer
A levegőben lévő CO2 képes a vízbe beoldódni Hogy milyen formában jelenik meg a vízben az a pH-tól függő. - pH < 4,5 → CO2 és H2CO3 - 4,5 < pH < 8,3 → CO2; H2CO3 és HCO3- - pH > 8,3 → HCO3- és CO32- 10:54