Wykład 6: Kwasy i zasady

Transkrypt

1 Wykłd 6: Kwsy i zsdy Elektrolity, dysocjcj elektrolityczn Kwsy i zsdy wg Brønsted Stł dysocjcji Iloczyn jonowy wody, ph Prwo rozcieńczeń Ostwld Protonowe rozpuszczlniki niewodne Kwsy i zsdy wg Lewis Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/1 dr hb. W. Mkowski Elektrolity Elektrolity - substncje, które rozpuszczjąc się w wodzie lub innym rozpuszczlniku polrnym ulegją dysocjcji elektrolitycznej, czyli rozpdją się n jony dodtnie i ujemne. Stopień dysocjcji α liczb (ułmek) określjąc, jk część elektrolitu uległ dysocjcji. Elektrolity mocne (α = 1) związki jonowe (np. sole orz wodorotlenki litowców i berylowców) orz niektóre kwsy nieorgniczne. Elektrolity słbe (α «1) niektóre kwsy nieorgniczne, liczne kwsy orgniczne, monik, zsdy orgniczne itd. Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/ dr hb. W. Mkowski 1

2 Solwtcj Rozpd krysztłów lub cząsteczek elektrolitów n jony zchodzi w wyniku ich oddziływni z cząsteczkmi rozpuszczlnik, czyli solwtcji. Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/ dr hb. W. Mkowski Kwsy i zsdy Arrhenius (1887) kws: HNO H NO - (powstją jony wodorowe) zsd: KOH K OH - (powstją jony wodorotlenowe) NH? Brønsted (19) K Z H kws: donor protonu zsd: kceptor protonu Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/4 dr hb. W. Mkowski

3 Rekcje protolityczne Rekcje kwsowo-zsdowe to rekcje protolityczne, czyli polegjące n przekzniu protonu. W rekcjch tkich zwsze występują pry kws-zsd. niesprzężone pry kws - zsd K 1 Z K Z 1 sprzężone pry kws - zsd Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/5 dr hb. W. Mkowski Pry kws-zsd K 1 Z K Z 1 HCl H O H O Cl - HSO 4 - H O H O SO 4 - H O NH NH 4 OH - H O HS - H S OH - NH 4 H O H O NH H SO 4 HS - H S HSO 4 - HF NH NH 4 F - Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/6 dr hb. W. Mkowski

4 Autodysocjcj rozpuszczlników polrnych K 1 Z K Z 1 wod H O H O H O OH - bezwodny ciekły monik NH NH NH 4 NH - bezwodny kws sirkowy H SO 4 H SO 4 H SO 4 HSO 4 - solwtowne protony (protonowne cząsteczki rozpuszczlnik) Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/7 dr hb. W. Mkowski K c Stł dysocjcji kwsowej słby kws jednoprotonowy HA HA H O H O A - [ A [ HO [ HO const K Kc[ HO [ HA[ H O [ A [ HO [ HA pk ( cid = kws) Przykłd: kws octowy CH COOH H O H O CH COO - log K K 10 p [ CHCOO [ HO [ CH COOH Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/8 dr hb. W. Mkowski 4

5 Kwsy wieloprotonowe - dysocjcj stopniow [ HO [ H A H A H O H O H A - 1 [ H A H A - H O H O HA - [ H A [ HO [ HA HA - H O H O A - [ HA [ HO [ A K pk 1 1 K pk K pk Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/9 dr hb. W. Mkowski Przykłdy słbych kwsów nzw wzór 1 p1 p p zotowy (III) chlorowy (I) HNO 4, 10-4,7 HClO, ,5 węglowy H CO 4, ,7 5, ,5 fosforowy (V) H PO 4 7,6 10 -,1 6, ,1, ,67 mrówkowy HCOOH 1,8 10-4,75 octowy CH COOH 1, ,75 duże różnice między kolejnymi stłymi szczwiowy (COOH) 5,9 10-1, 6, ,19 cytrynowy C H 4 OH(COOH) 7,1 10-4,15 1, ,77 4, ,40 mniejsze różnice między kolejnymi stłymi Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/10 dr hb. W. Mkowski 5

6 Różnice stłych dysocjcji stopniowej H PO 4 kws fosforowy (V) kwsowe grupy OH związne z tym smym tomem - duże różnice pomiędzy kolejnymi stłymi dysocjcji C H 4 OH(COOH) kws cytrynowy kwsowe grupy OH związne różnymi tommi - młe różnice między kolejnymi stłymi dysocjcji Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/11 dr hb. W. Mkowski Czynniki decydujące o mocy kwsów Kwsy beztlenowe p HF, Kwsy tlenowe p p HClO 7, HClO 7, HCl -7 HBr -9,5 HClO,0 HBrO 8,7 HClO -1 HIO 10 HI -10 HClO 4-10 moc rośnie ze wzrostem promieni tomowego moc rośnie ze wzrostem liczby tomów O związnych z tomem centrlnym moc rośnie ze wzrostem elektroujemności tomu centrlnego Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/1 dr hb. W. Mkowski 6

7 Stł dysocjcji zsdowej słb zsd B B H O BH OH - K b [ BH [ OH [ B (b bse = zsd) pk b log K K 10 b b pk b NH (g) NH (q) NH (q) H O NH 4 [ NH 4 [ OH Kb [ NH ( q) OH - NH 4 OH nie istnieje! Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/1 dr hb. W. Mkowski Przykłdy słbych zsd nzw wzór K b pk b monik NH 1, ,75 hydrzyn NH NH 1, ,77 hydroksylmin NH OH 1, ,97 metylomin CH NH,6 10-4,44 nilin C 6 H 5 NH 4, ,7 pirydyn C 5 H 5 N 1, ,75 mocznik CO(NH ) 1, ,90 Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/14 dr hb. W. Mkowski 7

8 Iloczyn jonowy wody i ph H O H O H O OH - K K w [ H O [ OH w w w pk log K 14 ph log[ HO poh log[ OH ph poh 14 [ H O 10 ph [ OH 10 poh ph Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/15 dr hb. W. Mkowski Prwo rozcieńczeń Ostwld HA H O H O A - c o (1-α) c o α c o α [ HO [ A [ HA K ( co ) co c (1 ) 1 o K c o [ H O c o K c o ph pk log c o Przykłd 6.1: Oblicz stopień dysocjcji HCOOH w roztworze 0,1 M 1,8 10 0,1 4 0,04 Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/16 dr hb. W. Mkowski 8

9 Stł dysocjcji - obliczeni Przykłd 6.: Oblicz stopień dysocjcji 0,1 M roztworu HCOOH zwierjącym dodtkowo 0,05 M HCl HCOOH H O H O HCOO - 0,1-x 0,05x x [ HO [ HCOO [ HCOOH 1,8 10 (0,05 x) x 0,05x 0,1 x 0,1 4 x x, x c o 4,6 10 0,1,6 10 Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/17 dr hb. W. Mkowski Stł dysocjcji obliczeni cd. Przykłd 6.: Wyzncz wrtość stłej dysocjcji zsdy B, któr w roztworze o stężeniu 0,05 M wykzuje ph = 11. Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/18 dr hb. W. Mkowski 9

10 Protonowe rozpuszczlniki niewodne bezwodny ciekły monik utodysocjcj: NH NH - NH 4 NH dysocjcj kwsu: HNO NH - NH 4 NO dysocjcj zsdy: C 5 H 5 N NH C 5 H 5 NH - NH (pirydyn) bezwodny kws octowy utodysocjcj: CH COOH CH COOH CH COOH CH COO - dysocjcj kwsu: HNO CH COOH CH COOH - NO dysocjcj zsdy: NH CH COOH NH 4 CH COO - solwoliz: CN - CH COOH HCN CH COO - Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/19 dr hb. W. Mkowski Kwsy i zsdy Lewis Rekcj kwsowo-zsdow to rekcj pomiędzy donorem i kceptorem wolnej pry elektronowej, w wyniku której powstje wiąznie koordyncyjne. Zsd Lewis: donor pry elektronowej Kws Lewis: kceptor pry elektronowej Uwg: w roztworch wodnych nie m wolnych protonów Kws Lewis zsd Lewis = ddukt kwsowo-zsdowy H :OH - = H:OH H :NH = H:NH Ag :NH = [Ag(:NH ) Ni 4 :CO = [Ni(:CO) 4 AlCl :NH = Cl Al:NH Wydził Chemii UJ Podstwy chemii - wykłd 6/0 dr hb. W. Mkowski 10