Oldódás, mint egyensúly Szilárd (A) anyag oldódása:
K=
[A]oldott
K·[A]szilárd= [A]oldott
[A]szilárd
állandó
S = telített oldat conc.
Folyadék oldódása: analóg módon ↑ Gázok oldódása:
K=
[gáz]oldott [gáz]gázfázis
=
[gáz]oldott
[gáz]oldott=
K ·p gáz RT
pgáz / RT
Henry törvény: S = kH·pgáz
Ionos vegyületek oldódása Szilárd (AB) anyag oldódása: AB → A+ + B–
K·[AB]szilárd = [A+]oldott[B–]oldott L = oldhatósági szorzat
C6H12O6(s)
AgCl(s)
C6H12O6(aq)
Ag+(aq) + Cl-(aq)
K=
[C6H12O6] konst.
(T)
[Ag+][Cl-] + LAgCl = [Ag ][Cl ] K= konst.
Oldhatóság és az oldhatósági szorzat Szilárd (AB) anyag oldódása: AB → A+ + B–
LAB = [A+]oldott[B–]oldott oldhatósági szorzat
S = [A+] = [B–] = √ LAB
Mennyi a BaSO4 oldhatósági szorzata 25 ºC-on, ha ezen a hőmérsékleten 50 cm3 vízben 0,12 mg anyag oldódik (ekkor az oldat telített) ? BaSO4: 137+32+4(16)= 233 g/mol 233 g BaSO4 0,00012 g BaSO4
1 mol x
x= 0,00012 · 1 / 233 = 5,15·10-7 mol c=
5,15·10-7 mol 50·10-3
dm3
= 1,03·10-5 M
[Ba2+]=[SO42-] LBaSO4= [Ba2+][SO42-] = (1,03·10-5)2 = 1,06·10-10
Ionos vegyületek oldódása Szilárd (AnBm) anyag oldódása:
Közös ion effektus
AnBm → nAm+ + mBn–
L = [Am+]n[Bn–]m
Mennyi a BaSO4 oldhatósága a.) tiszta vízben ? b.) 0,1 M Na2SO4 oldatban ? c.) 0,001 M BaCl2 oldatban ?
oldhatóságot csökkenti
Savak és bázisok Svante Arrhenius Savak: hidrogén iont (H+) ad le vízben pl. sósav, HCl salétromsav, HNO3 kénsav, H2SO4 foszforsav, H3PO4 ecetsav, HC2H3O2 (CH3COOH)
Bázisok: hidroxid iont (OH–) ad le vízben pl. nátrium-hidroxid, NaOH kálium-hidroxid, KOH
???????? NH3, R-NH2, B(OH)3 [H3BO3], BF3 ???????
Savak és bázisok 1923, Johannes Brønsted, Thomas Lowry Savak: protonleadás (H+) HCl + H2O → H3O+ + Cl– OH– + H3O+ → 2 H2O
Bázisok: protonfelvétel NH3 + H2O → NH4+ + OH– bázis
sav
sav
bázis
??????? B(OH)3 [H3BO3], BF3 ???????
Savak és bázisok Gilbert Lewis Lewis sav: elektronpár akceptor H+ + H 2 O → H3 O+ B(OH)3 + H2O ⇌ B(OH)4– + H+
Lewis bázis: elektronpár donor BF3 + NH3 → F3B-NH3 sav
bázis
komplex
Sav – bázis egyensúlyok vizes közegben
HA sav HA + H2O ⇌ H3O+ + AK=
[H3O+][A-] [HA][H2O]
K·[H2O] =
Ks=
[H3O+][A-] [HA]
[H3O+][A-] [HA]
B bázis B + H2O ⇌ BH+ + OHK=
[BH+][OH-] [B][H2O]
K·[H2O] =
Kb=
[BH+][OH-] [B]
[BH+][OH-] [B]
Erős és gyenge savak Ks < 10-3 1 < Ks < 10-3 Ks > 1
Perklórsav Sósav Salétromsav Kénsav Foszforsav Citromsav Ecetsav Szénsav
gyenge sav középerős sav erős sav
HClO4 HCl HNO3 H2SO4 H3PO4 H3C6H5O7 HC2H3O2 H2CO3
Ks= nagy Ks= nagy Ks= nagy Ks1= nagy Ks1= 7,1·10-3 Ks1= 7,1·10-4 Ks= 1,8·10-5 Ks1= 4,5·10-7
Savak, bázisok és sók Erős savak
bázisok
HA + H2O → H3O+ + A-
Gyenge savak HA + H2O ⇌ H3O+ + AKs
B + H2O → BH+ + OH-
bázisok B + H2O ⇌ BH+ + OHKb
sav + bázis → só
VÍZ AUTOPROTOLÍZISE H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH– K=
[H3O+][OH–] [H2O]2
K·[H2O]2 = [H3O+][OH–]
Kv = [H3O+][OH–]
vizes oldatban állandó !!!
VÍZ AUTOPROTOLÍZISE pl.
Coca Cola Ásványvíz Bor
H2O
+
pH≈2,5 pH≈5,0 pH≈3,5 -
H + OH
Dove kézmosó szappan Palmolive
Ks =
[H+][OH-] [H2O]
Ks = 1,81 * 10-16
KV
25 °C 50 °C 0 °C 100 °C
1,01 * 10-14 5,96 * 10-14 1,13 * 10-15 5,6 * 10-13
pH≈7,0 pH≈10,0
KV = [H+][OH-]
pH - pOH pH= –log[H3O+] pOH= –log[OH-]
ha lusták vagyunk kiírni
pH= –log[H+]
25 ºC-on: pH + pOH = 14
pH számítások 1. 2. 3. 4.
Egyensúlyi állandó(k) Víz ionszorzata Anyagmérleg(ek) Töltésmérleg
Erős savak és erős bázisok A disszociáció teljes. HA → H+ + A– HA + H2O → H3O+ + A– BOH → B+ + OH– Mennyi a 0,1 M HCl oldat pH-ja ? Mennyi a 10-8 M HCl oldat pH-ja ? Mennyi a 0,1 M NaOH oldat pH-ja ?
Gyenge savak és gyenge bázisok A disszociáció nem teljes. HA ⇄ H+ + A– Ks B + H2O ⇄ BH+ + OH– Kb
Mennyi a 0,1 M ecetsav oldat pH-ja ? Mennyi a 0,1 M ammónia oldat pH-ja ?
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH– [NH4+][OH–]
1. Kb=
víz dissz. szárm. ionokat elhanyagoltuk !!!! pH > 8
[NH3]
2. [NH4+] = [OH–] 3. c= [NH4+] + [NH3] 2→3. 2→1.
c – [OH–] = [NH3] Kb=
Kb=
[OH–]2 [NH3]
[OH–]2 c – [OH–]
–]
[OH ha c >>
!!
Kb=
[OH–]2 c
[OH–] = √ Kb·c
INDIKÁTOROK Indikátor
H+ + A-
HA
eltérõ szín
OH HO
O
HO
+H
O C
O
disszociálatlan sav
+
COO -
disszociált forma (anion)
Többértékű savak H2SO4
Ks1= nagy Ks2= 0,012 HSO4– + H+
H2SO4 c
HSO4– -x
Ks2=
c
⇌
c
SO42– + H+ x
[SO42–][H+] [HSO4
–]
x
=
[x][c+x] [c–x]
Többértékű savak H3PO4
⇌
H2PO4– + H+
Ks1= 7,5·10-3
H2PO4–
⇌
HPO42– + H+
Ks2= 6,2·10-8
c
-y
HPO42– -z
x
x
y
⇌
y
PO43– + H+ z
z
Ks3= 2,2·10-13
Hidrolízis, sók pH-ja erős sav és erős bázis sója:
pl. NaCl
gyenge sav és erős bázis sója: pl. CH3COONa erős sav és gyenge bázis sója: pl. NH4Cl gyenge sav és gyenge bázis sója: pl. CH3COONH4
Egyértékű gyenge sav és erős bázis sója CH3COO– + Na+
CH3COONa c
c
CH3COO– + H2O ⇌
c
CH3COOH + OH–
-x
Kh=
Kv Ks
Kh=
Kv Ks
[CH3COOH][OH–]
=
[CH3COO–]
=
[OH–]2 c – [OH–]
x
x
Sók pH-ja egyértékű savak és bázisok esetén
erős sav és erős bázis sója
gyenge sav és erős bázis sója
erős sav és gyenge bázis sója pH= 7
lúgos
savas Ks = Kb Ks > Kb
Ks < Kb
gyenge sav és gyenge bázis sója
Többértékű gyenge sav és erős bázis sója Na3PO4 c
PO43– -x
PO43– + 3 Na+ c
+ H2O ⇌
HPO42– -y
HPO42–
+
x
+ H2O ⇌ H2PO4 + –
y
H2PO4 + H2O ⇌ H3PO4 + –
-z
z
OH– x
OH– y
OH– z
Kv
Kh1= K = 4,55·10-2 s3 Kv
Kh2= K = 1,61·10-7 s2 Kv
Kh3= K = 1,33·10-12 s1
Pufferek Olyan oldatok, melyek erős sav, vagy lúg hatását tompítják. Készíthetünk: 1. Gyenge sav + gyenge sav erős lúggal képzett sójából pl. CH3COOH + CH3COONa 2. Gyenge bázis + gyenge bázis erős savval képzett sójából pl. NH3 + NH4Cl 3. Többértékű gyenge savak savanyú sóiból pl. NaH2PO4 + Na2HPO4
CH3COOH + CH3COONa puffer pH-ja NaA → Na+ + A– HA ⇄ H+ + A– H2O ⇄ H+ + OH– [H+]= Ks
=[H+][OH–]
1. Kv 2. Ks=[H+][A–]/[HA] 3. [Na+] + [H+] = [A–] + [OH–] 4. [A–] + [HA] = Csav + Csó 5. [Na+] = Csó -------------------------------------------
csav– [H+] + [OH–] csó + [H+] – [OH–] Bronsted – Charlot egyenlet
[H+]=
Ks
csav csó
Henderson egyenlet
NH3 + NH4Cl puffer pH-ja NH4Cl → NH4+ + Cl– NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH– H2O ⇄ H+ + OH– 1. Kv=[H+][OH–] 2. Kb=[NH4+][OH–]/[NH3] 3. [NH4+] + [H+] = [Cl–] + [OH–] 4. [NH4+] + [NH3] = Cbázis + Csó 5. [Cl–] = Csó -------------------------------------------
[OH–]=
cbázis Kb csó
Henderson egyenlet
PUFFEREK PUFFER
savas, NaOAc/AcOH [H+][CH3COO-]
Ks =
[CH3COOH]
lúgos, NH3/NH4+ +
= [H ] *
semleges NaH2PO4 / Na2HPO4 [CH3COO-]
csó
[CH3COOH] csav
+
[H ] = Ks
csav
+
- lg[H ]= -lgKs - lg
csó
pH = pKs - lg pH1
[H ]1 = Ks
sav hozzáadása: +
+
[H ]2 = Ks
csav + x csó - x
lúg hozzáadása: csav - y + [H ]2 = Ks csó + y
csav csó csav csó
csav csó ha x < csó/csav
[H+]2 közel van [H+]1-hez
ha y < csó/csav
[H+]3 közel van [H+]1-hez
Az eső természetes savassága és a savas eső Savas eső: Természetes savasság: H2O + CO2
H2CO3
H2O + H2CO3
HCO3− + H3O+
pH ≈ 5, mészkő, vízkő képződése: H2CO3 + CaCO3
2HCO3− + Ca2+(aq)
SO2 + H2O = HSO3– + H+ SO2 + O3 = SO3 + O2 SO3 + H2O = H2SO4 2NO2 + 2H2O = HNO2 + HNO3
