HA H + + A - HCl H + + Cl - MeOH Me + + OH - Svante Arrhenius. NaOH Na + + OH -

Transkrypt

1 HA H A - HCl H Cl - Svante Arrhenius MeOH Me OH - NaOH Na OH -

2 elektrolity - test przewodnictwa głównie jony bateria CH COOH głównie cząsteczki

3 kwas = donor protonu zasada = akceptor protonu HA B BH A - Johannes N. Bronsted kwas 1 zasada 2 kwas 2 zasada1 CH COOH NH NH 4 CH COO - H 2 O NH NH 4 OH - CH COOH H 2 O CH COO - H O

4 Test przewodnictwa moc kwasu stopień dysocjacji α głównie jony α < 0,2 kwas słaby bateria jony α > 0,8 kwas mocny CH COOH głównie cząsteczki α = [ CH CH COOH CH COO H α = [ CH COO ] COOH ] [ CH COO [ cz. zdysocjowane] [ wszystkie cz.] α ~ ] [ CH COO ] [ CH COOH ] [ H ] [ CH COOH ]

5 [H ] p H p r zy k ła d 1 x M H C l 1 x k w a s ż o łą d k o w y 1 x s o k c y tryn o w y, 2 C o c a -c o la k w a s y 1 x o c e t 1 x w o d a s o d o w a 1 x w o d a d e s z c z o w a 1 x m le k o o b o ję tn e 1 x c z y s ta w o d a 1 x b ia łk o ja ja, w o d a m o rs k a 1 x ta b le tk i M a n ti z a s a d y 1 x p ro s z e k d o p ra n ia 1 x a m o n ia k 1 x C a (O H ) 2 1 x K re t 1 x M N a O H ph = -log[h ]

6 Stała dysocjacji (K a ) jako miara mocy kwasu A B C D K = [ C][ D] [ A][ B] HA H A CH COOH H CH COO K a = [ H ][ A [ HA ] ] K a = [ H ][ CH COO ] 5 [ CH 1,8 10 COOH ] pk a = log K a pk a = log K a = 4,7

7 Przybliżone wartości pk a "wodorków" CH 4 46 NH 5 OH 2 16 FH PH 27 SH 2 7 ClH 7 SeH 2 4 BrH 9 TeH 2 IH 10 CH 4 H CH H 2 O H OH NH H NH 2 HCl H Cl

8 wpływ ładunku na moc kwasu pk a pk a pk a pk a H O 1,7 H 2 O 15,7 OH 25 NH 4 9, NH 5 H 2 S 7,1 HS 14,7 H PO 4 2,15 H 2 PO 4 7,1 HPO ,4 H O H H 2 O OH H O 2 NH 4 H NH HS H S 2 H 2 PO 4 H HPO 4 2 H 2 O H OH 2 HPO 4 NH H NH 2 H 2 S H HS H PO 4 H H 2 PO 4 H PO 4

9 wartości pk a nieorganicznych kwasów tlenowych X(OH) m pk a XO(OH) m pk a XO 2 (OH) m pk a XO (OH) m pk a (bardzo słabe) (słabe) (mocne) (bardzo mocne) Cl(OH) 7,2 NO(OH), NO 2 (OH) 1,4 ClO (OH) 10 Br(OH) 8,7 ClO(OH) 2,0 ClO 2 (OH) 1 MnO (OH) --- I(OH) 10,0 CO(OH) 2,9 B(OH) 9,2 SO(OH) 2 1,9 SO 2 (OH) 2 As(OH) 9,2 SeO(OH) 2 2,6 SeO 2 (OH) 2 < 0 Sb(OH) 11,0 TeO(OH) 2 2,7 Si(OH) 4 10,0 PO(OH) 2,1 Ge(OH) 4 8,6 AsO(OH) 2, Te(OH) 6 8,8 IO(OH) 5 1,6 HPO(OH) 2 1,8 H 2 PO(OH) 2,0

10 kwas (zasada) określa ph środowiska CH COOH H CH COO [ H ][ CH COO ] 5 K a = 1,8 10 [ CH COOH ] pka = log K a = 4,7 H K a [ H ][ H ] = [H ] = [CH COO ] [ CH COOH] [ H ][ H ] [ H ][ H ] [ H ][ H ] K a = = c [ CH COO ] c [ H ] c log (ab) = log a log b log a/b = log a - log b log a b = b log a c = [H ] [CH COOH] log K a = log [H ] 2 log c [H ] 2 = K a c log [H ] 2 = log K a log c [ H ] = K ac 2 log [H ] = pk a log c 2 ph = pk a log c ph = 1 2 ( pk a log c)

11 mocny kwas [H ] = c słaby kwas CH COOH (pk a = 4,7) [H ] = c [ H ] = K ac 1 ph = log c ph = ( pk a log c) 2 [kwas] ph HCl CH COOH (pk a = 4,7) 1 log 1 = 0 4,7/2 = 2,5 0,1 log 0,1 = 1 5,7/2 = 2,85 0,01 log 0,01 = 2 6,7/2 =,5 0,001 log 0,001 = 7,7/2 =,85 0,0001 log 0,0001 = 4 8,7/2 = 4,5 K a ( cα)( cα ) c cα cα 1α 2 = 2 = cα K a / c α prawo rozcieńczeń Ostwalda

12 K = [ H ][ OH ] 16 [ H 2 O] 10 K w = K[ H2O] = [ H ][ OH ] = [ H ][ OH ] = w temp ~25 o C czysta woda : [H ] = [OH - ] = 10-7 mol/dm na ogół : [H ] różne od [OH - ] [H ] = / [OH - ]

13 ph środowiska określa formę, w której istnieje kwas CH COOH H CH COO [ H ][ CH COO ] 5 K a = 1,8 10 [ CH COOH] pka = log K a = 4,7 [ CH COO ] Ka [H ] = [CH COO = ] [ CH COOH ] [ H ] log (ab)= log a log b log a/b = log a log b log a b = b log a [ CH log [ CH COO ] = log K a log[ H COOH] -pka ph ] zasada Brønsteda ph = pk a [ CH log [ CH COO ] COOH ] równanie Hendersona kwas Brønsteda

14 [ CH log [ CH COO ] COOH ] = log K log[ H ] = ph a pk a CH COOH H CH COO pk a = log K a = 4,7 ph [ CH log [ CH COO ] COOH ] [ CH [ CH COO ] COOH ] 2,7-2 0,01,7-1 0,1 4, , , ,

15 Fiolet metylowy Błękit tymolowy Żółcień metylowa Błękit bromofenolowy Oranż metylowy Czerwień metylowa Lakmus Błękit bromotymolowy Czerwień fenolowa Fenoloftaleina Tymoloftaleina Żółcień alizarynowa niższe ph wyższe ph Pospolite indykatory (wskaźniki) ph

16 HO OH HO O C C O O -H C C O - O fenoloftaleina

17 oranż metylowy (ph > pk a oranżu) CH N N N SO CH - H CH N N N SO - CH CH N N H N SO - CH w środowisku kwaśnym (ph < pk a oranżu) - ( pk a oranżu ~,5) forma czerwona

18 V ph-metr kombinowana elektroda szklana elektroda szklana

19 Hydrangea

20 Antocyjany: gr. anthos = kwiat, kyáneos = purpura

21 R 1 OH tautomeria prototropowa R 1 O O O R 2 HO O R 2 OR OR AH barwne zasady chinonowe OR OR -H przeniesienie protonu (mikrosekundy) -H przeniesienie protonu HO O R 1 OH R 2 -H / H 2 O HO HO O R 1 OH R 2 AH 2 OR OR flawyliowy bawny kation OR OR BH 2 : bezbarwny hemiacetal

22 Al(OH) H Al H 2 O HO O OH OH OH M n -2H HO O O M O OH (n-1) OR 1 OR 2 OR 1 OR 2 R 1 = alkil, sacharyd R 2 = H, sacharyd

23

24

25 SO Powstawanie kwaśnych deszczy kwaśny deszcz paliwa

26 CaCO 2H 2NO - Ca 2 2NO - CO2 H 2 O CaCO H NO - Ca 2 NO - HCO - CaCO H Ca 2 HCO - CaCO H 2 O CO 2 Ca 2 2HCO -

27

28

29

30 Wpływ ph na życie ryb i komarów Graniczne wartości ph Minimum Maksimum EFEKTY młode mogą się wykluć z jaj, ale często są zdeformowane optymalny zakres dla ikry granice tolerowane przez większość ryb granice dla najbardziej odpornych ryb ph tolerowane przez pstrągi jaja i larwy pstrąga rozwijają się normalnie karpie zdychają w ciągu pięciu dni granice dla ciernika górna granica dla dobrych łowisk larwy komarów giną w tym zakresie ph. 4.7 larwy komarów żyją w tym zakresie ph najlepszy zakres dla wzrostu glonów

31 WYMARŁE. Rodzimy łosoś wymarł z powodu niskiego ph spowodowanego kwaśnymi deszczami. RESZTKI. Jedynie resztkowe populacje łososia Atlantyckiego przeżyły w jednym lub dwu rozlewiskach PRZERZEDZONE. o wyższym ph. Stada łososia przerzedzone przez zakwaszenie niektórych mniejszych rozlewisk, lecz na większości rzeki występowanie łososia w normie.

32 ph ~ 8-9 ochrona żółtka przed bakteriami, grzybami i wirusami ph ~ 6,5

33 ROZTWORY BUFOROWE Cel: utrzymanie stałego ph środowiska I. ph silnie kwaśne - buforem jest mocny kwas II. ph silnie zasadowe - buforem jest mocna zasada III. ph pośrednie: bufory dwuskładnikowe: Słaby kwas i jego sól (np. bufor octanowy: CH COOH CH COONa) Słaba zasada i jej sól (np. bufor amoniakalny: NH NH 4 Cl)

34 Działanie buforów dwuskładnikowych: CH COOH NaOH CH COONa H 2 O (bufor) mocna zasada słaba zasada CH COOH H CH COO CH COONa HCl CH COOH NaCl (bufor) mocny kwas słaby kwas NH 4 Cl NaOH NH NaCl (bufor) mocna zasada słaba zasada NH 4 H NH NH HCl NH 4 Cl (bufor) mocny kwas słaby kwas

35 zasada Brønsteda ph = pk a [ CH log [ CH COO ] COOH ] równanie Hendersona kwas Brønsteda zasada Brønsteda ph = pk a [ NH ] log [ NH ] 4 równanie Hendersona kwas Brønsteda

36 Histidine Arginine Lysine Glutamic acid Aspartic acid Cysteine Tyrosine Threonine Serine Glutamine Asparagine Tryptophan Phenylalanine Proline Methionine Isoleucine Leucine Valine Alanine Glycine pi pka pka 2 pka 1 Amino acid

37 pk a grup kwasowych i zasadowych występujących w aminokwasach (i peptydach) pk a COOH COO - H,1 NH NH 2 H 9,0 SH S - H 8,5 OH O - H 10,0 N H C NH 2 NH 2 N H C NH NH 2 H 12,0 N H NH N H N H 6,5

38 ph ma wpływ na drugo- i trzciorzędową strukturę białek HO NH 2 CH 2 C C H O OH HS NH 2 CH 2 C C H O OH N N H NH 2 CH 2 C C H O OH H 2 N C NH N H CH 2 CH 2 NH 2 CH 2 C C H O OH

39 obliczanie ph buforów dwuskładnikowych zasada Brønsteda ph = pk a [ CH COO ] log [ CH COOH ] równanie Hendersona kwas Brønsteda (pk a = 4,7) zasada Brønsteda ph = pk a [ NH log [ NH ] 4 ] kwas Brønsteda (pk a = 9,) zasada Brønsteda ph = phpk = a [ HPO [ HPO4 2 pk log 4 ] log a [ H [ PO H 2PO] ] ] równanie Hendersona kwas Brønsteda (pk a = 7,1)

40 Kom. H HCO - Komórka mięśniowa H 2 CO H 2 O CO 2 a Komórka mięśniowa Płyn zewn. Krew (w kapilarach)

41 BUFOR WĘGLANOWY (ph krwi) zasada Brønsteda ph = pk a [ HCO log [" H CO 2 ] "] równanie Hendersona kwas Brønsteda (praktyczna pk a = 6,4) [ H 2 CO ] = [H 2 CO ] [CO 2 ] [ CO2 ] K = = 60 [ H CO ] 2

42 Hydroliza soli (aniony i kationy soli jako kwasy i zasady) HCl B = BH Cl mocny b.słaba zasada kwas Hydroliza anionowa: Cl H 2 O = HCl OH ten proces hydrolizy dawałby mocny kwas i mocną zasadę dlatego Cl - nie hydrolizuje CH COOH B = BH CH COO CH COO H 2 O = CH COOH OH słaby słaba zasada kwas Hydroliza kationowa: NH 4 B = BH NH NH 4 H 2 O = NH H O słaby słaba zasada kwas [Na(H 2 O) n ] = [Na(OH)(H 2 O) n-1 ] H = Na OH H b. słaby kwas hydroliza kationowa polega na dysocjacji kationu [Al(H 2 O) 6 ] = [Al(OH)(H 2 O) 5 ] 2 H lub dysocjacji cząsteczki wody związanej z kationem wielowartościowym o małym promieniu

43 gospodarka kwasowo-zasadowa organizmów żywych komórka żołądka H 2 O Cl CO 2 H Cl Na NN HCO komórka trzustki Na HCO Na HCO komórka jelita c. Na Na Cl Cl H HCO CO 2 = H 2 CO = CO 2 H 2 O H 2 O CO 2

44 biureta łapa do biuret titrant kolba stożkowa (Erlenmeyerka) analit

45 miareczkowanie alkacymetryczne kwas zasada zasada kwas

46 krzywa miareczkowania 0.1 M NaOH za pomocą 0.1 M HCl krzywa miareczkowania 0.1 M NaOH za pomocą 0.1M HCl ph ph v HCl, ml (100 ml = 100%) vhcl, ml (100ml = 100%)

47 ph krzywa miareczkowania 0.1 M NaOH za pomocą 0.1 M HCl NaCl NaOH V HCl, ml (100ml = 100%) NaCl NaCl HCl

48 ph krzywa miareczkowania 0.1 M HCl za pomocą 0.1 M NaOH fenoloftaleina oranż metylowy ph krzywa miareczkowania 0.1 M HCl za pomocą 0.1 M NaOH v NaOH, ml (100 ml = 100%) v NaOH, ml (100ml = 100%)

49 p H krzywa miareczkowania 0.1 M HCl za pomocą 1 M NaOH v NaOH, ml (10ml = 100%) ph krzywa miareczkowania 0.1 M HCl za pomocą 1 M NaOH V NaOH, ml (10ml = 100%)

50 pipeta jednomiarowa dno menisku

51 pipety automatyczne pipeta jednomiarowa

52 iloczyny rozpuszczalności Ir AgCl 1, AgI 1, PbI 2 1, CaSO 4 6, BaSO 4 1, Mg(OH) 2 1, CaCO HgS (AgCl) st Ag Cl (PbI 2 ) st Pb 2 2I K = [ kation [ sól] ][ anion krysztal ] I PbI 2 2 = [ Pb ][ I ] 2 I r = K[ sól] = [ kation ][ anion krysztal ]

53 Ia IIa IIIa IVa Va VIa VIIa 0 H 1 Li Na 11 K 19 Rb 7 Cs 55 Fr 87 Be 4 Mg 12 Ca 20 Sr 8 Ba 56 Ra 88 IIIb IVb Vb VIb VIIb VIII Ib IIb Al 1 Sc 21 Y 9 La 57 Ac 89 Ti 22 Zr 40 Hf 72 Db 104 V 2 Nb 41 Ta 7 Jl 105 Cr 24 Mo 42 W 74 Rf 106 Mn 25 Tc 4 Re 75 Bh 107 Fe 26 Ru 44 Os 76 Hn 108 Co 27 Rh 45 Ir 77 Mt 109 Ni 28 Pd 46 Pt 78 Cu 29 Ag 47 Au 79 Zn 0 Cd 48 Hg 80 B 5 Ga 1 In 49 Tl 81 C 6 Si 14 Ge 2 Sn 50 Pb 82 N 7 P 15 As Sb 51 Bi 8 O 8 S 16 Se 4 Te 52 Po 84 F 9 Cl 17 Br 5 I 5 At 85 He 2 Ne 10 Ar 18 Kr 6 Xe 54 Rn 86 Ce 58 Th 90 Pr 59 Pa 91 Nd 60 U 92 Pm 61 Np 9 Sm 62 Pu 94 Eu 6 Am 95 Gd 64 Cm 96 Tb 65 Bk 97 Dy 66 Cf 98 Ho 67 Es 99 Er 68 Fm 100 Tm 69 Mg 101 Yb 70 No 102 Lu 71 Lw 10