2011/2012 tavaszi félév 7. óra pH-számítás (II) Hidrolizáló sók pH-ja Pufferelegyek pH-ja Pufferkapacitás számítása Savak, bázisok és sók keverékeinek számítása
Benkő Zoltán jegyzete: 8.6 fejezet Eredeti Veszprémi T. (digitálisan Csonka G) jegyzet: IX. fejezet Gyakorlat anyaga: www.inc.bme.hu itt az Oktatás fülön belül az Egyéb kategóriában a Kémiai számítások keresztféléveseknek - 2012 tavasz menüt kell választani! Oláh Julianna © http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf 1
Fontosabb tudnivalók – pH számítás I. • Sók pH-ja: – Erős sav és erős bázis sójának (pl. NaCl, KNO3): nincs hidrolízis: pH=7 – Erős sav és gyenge bázis sójának (pl. NH4Cl): NH4+ hidrolizál. pH<7 NH4+ + H2O
NH3 + H3O+
K h * Kb K víz
– Gyenge sav és erős bázis sójának (pl. CH3COONa): CH3COO- hidrolizál. pH>7 CH3COO- + H2O
CH3COOH + OH- K h * K s K víz
• Puffer elegyek pH-ja: mindig azt nézni a reakció végén mi van az oldatban!!! – Erős sav és gyenge bázis sója (pl. NH4Cl) + gyenge bázis (NH3): – Gyenge sav és erős bázis sója (pl. CH3COONa) + gyenge sav (CH3COOH) – Több értékű savanyú sók pl. Na2CO3 és NaHCO3 c c OH K b b és H K s s csó csó • Puffer kapacitás: mennyi erős sav/bázis szükséges a 1 dm3 pufferoldat pH-jának 1 egységgel történő megváltoztatásához, más értéke van savra és bázisra!!
Oláh Julianna ©
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
2
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.38. példa: (Benkő jegyzet) Mekkora a 0,100 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-acetát-oldat pHja? Ks(CH3COOH) = 1,79 · 10−5
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
3
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.40. példa:(Benkő jegyzet) 100,0 cm3 0,0100 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-hidroxidoldatban feloldottunk 2,450 gramm nátrium-cianidot. a) Mennyivel változik meg az oldat pH-ja? b) Mekkora lenne a pH, ha ugyanakkora térfogatú desztillált vízben oldottuk volna fel a nátriumcianidmintát? (Az oldat térfogatváltozásától eltekinthetünk!) Ks(HCN) = 4,90 · 10−10, M(NaCN) = 49,0 g/mol.
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
4
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.41. példa:(Benkő jegyzet) Mekkora a 0,100 mol/dm3 koncentrációjú nátrium-karbonát-oldat pH-ja? Ks1 = 4,30 · 10−7, Ks2 = 5,60 · 10−11.
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
5
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.49. példa:(Benkő jegyzet) Mekkora a pH-ja a következő pufferoldatnak: az ammónia koncentrációja 1,500 mol/dm3, az ammónium-nitráté pedig 0,450 mol/dm3? Kb = 1,78 · 10−5
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
6
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.50. példa :(Benkő jegyzet) Kevés desztillált vízben feloldunk 1,380 gramm kristályvíztartalmú nátrium-dihidrogén-foszfátot és 2,610 gramm dikálium-hidrogénfoszfátot, majd az oldatot 100,0 cm3re egészítjük ki. Mekkora az oldat pH-ja? M(NaH2PO4 · H2O) = 138,0 g/mol, M(K2HPO4) = 174,0 g/mol, Ks2 = 6,20 · 10−8.
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
7
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.53. példa :(Benkő jegyzet) Egy gyenge sav oldatában a sav 50%-át közömbösítjük nátrium-hidroxid segítségével. Mekkora az oldat pH-ja? Ks = 2,71 · 10−4.
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
8
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.52. példa :(Benkő jegyzet) 500,0 cm3 9,000 pH-jú pufferoldatot kell előállítanunk. A laborban rendelkezésre áll 0,100 mol/dm3 koncentrációjú ammónia- és 0,100 mol/dm3 koncentrációjú ammóniumklorid-oldat. Milyen térfogatokat kell összemérnünk a kívánt pufferoldat előállításához? (A térfogatokat tekintsük összeadhatónak!) Kb = 1,78 · 10−5
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
9
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.55. példa :(Benkő jegyzet) 10,00 pH-jú puffert szeretnénk előállítani. Mekkora tömegű nátriumhidroxidot kell feloldanunk 250,0 cm3 0,500 mol/dm3 koncentrációjú trietil-ammóniumklorid- ([Et3NH+][Cl−]-) oldatban, hogy a kívánt pH-jú oldatot előállítsuk? Kb = 5,62 · 10−4.
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
10
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.57. példa :(Benkő jegyzet) Összekeverünk 250,0 cm3 1,000 mol/dm3 koncentrációjú ammónia- és 250,0 cm3 1,000 mol/dm3 koncentrációjú ammónium-nitrátoldatot, majd a térfogatot 1000,0 cm3re egészítjük ki desztillált vízzel. Mekkora az oldat pH-ja? Mekkora az oldat erős savra, illetve erős bázisra vonatkozó pufferkapacitása? Kb = 1,78 · 10−5
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
11
pH=-log[H3O+ ] pOH+pH=14 [H3O+ ]=10-pH Gyenge savak: H K A *c0 Hidrolizáló sók: K * K K h s víz Pufferek: c H Ks s csó c OH K b b csó Disszociáció fok: [ Aegyensúlyi] [ Aelbomlott] 1 Akezdeti Akezdeti Mólok száma: n=m/Mw Molaritás: C=n/V Tömeg%=mkomponens/mösszes*100 Móltört: x=nkomponens/nösszes Sűrűség: r=m/V
Oláh Julianna ©
8.58. példa :(Benkő jegyzet) 500,0 cm3 0,100 mol/dm3 koncentrációjú ammónium-kloridoldatban feloldottunk 1,200 gramm szilárd nátrium-hidroxidot. Mekkorát változott az oldat pH-ja? Mekkora anyagmennyiségű sósavat vagy nátrium-hidroxidot kell az oldathoz adni, hogy a pH 10,000 legyen? M(NaOH) = 40,0 g/mol, Kb = 1,78 · 10−5
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
12
Hogyan igazodjunk el a savak, bázisok, sók számításával kapcsolatban? Egy féle oldott anyag estén 1. 2.
Döntsük el hány féle oldott anyagunk van. 1féle oldott anyag esetén döntsük el: sav, bázis vagy só. 1. Gyenge vagy erős sav/bázisról van szó? 1. Erős sav/bázis, teljes disszociáció, könnyű számítani 2. Gyenge sav/bázis: figyelembe venni egyensúlyi állandót 2. Sók: erős savból/bázisból származnak? Nincs hidrolízis, teendő sincs, ha gyenge savból/bázisból származnak: hidrolízis számolni, a hidrolízis állandóval!!
Oláh Julianna ©
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
13
Hogyan igazodjunk el a savak, bázisok, sók számításával kapcsolatban: Több féle oldott anyag esetén 1.
Keverékek: lejátszódhat-e reakció? 1. Pl. erős sav+ gyenge sav van együtt, nincs igazán reakció, de a gyenge sav számításánál, amikor felírjuk az egyensúlyi állandót figyelembe kell venni az erős savból származó hidrogénionok mennyiségét!!! 2. Ha lejátszódhat reakció: végig gondolni mi történik: 1. Pl. erős sav + erős bázis közömbösítés, de ha pl. Valamelyik komponens feleslegben van, a maradék határozza meg a pH-t 2. Pufferünk van, vagy keletkezhet puffer a reakció során? 3. Pufferhez savat vagy bázist adunk? Melyik komponens tud reagálni? Só vagy sav/bázis mennyisége fog nőni?
Oláh Julianna ©
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
14
Gyakorló példák: milyen reakció játszódik le, milyen a pH és hogyan változik, mire kell a számolásnál figyelni?
• • • • • • • • •
Ecetsav+kálium acetát pufferhez sósavat adunk Ammónium klorid + NH3 pufferhez NaOH-t adunk Ammónium szulfátot feloldunk vízben Na2CO3 oldathoz salétromsavat adunk NaH2PO4 + +Na2HPO4 oldathoz KOH-t adunk NaH2PO4 + +Na2HPO4 oldathoz HCl-t adunk KCN-t feloldunk vízben 10-8 M NaOH oldat Benzoesav oldat
Oláh Julianna ©
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
15
Házi feladat • Benkő jegyzet:8.39, 8.42, 8.48, 8.51, 8.54, 8.56 • Veszprémi jegyzet: IX/74, IX/77, IX/86
Oláh Julianna ©
http://www.ch.bme.hu/oktatas/ejegyzet (Kémiai alapok) és http://web.inc.bme.hu/fpf
16
