Równowagi w roztworach elektrolitów

Nasza ocena:

3
Pobrań: 112
Wyświetleń: 1246
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Równowagi w roztworach elektrolitów - strona 1 Równowagi w roztworach elektrolitów - strona 2 Równowagi w roztworach elektrolitów - strona 3

Fragment notatki:


  I. RÓWNOWAGI W ROZTWORACH  ELEKTROLITÓW. KWASY I ZASADY    Pojęcia podstawowe i definicje      ELEKTROLITEM jest każda substancja, która  rozpuszczając się w wodzie lub innym  rozpuszczalniku polarnym ulega dysocjacji  elektrolitycznej na jony:   dodatnie – kationy i ujemne – aniony.     ●  Elektrolitami są kwasy, zasady i sole, niezależnie od  tego,  czy  są  to  związki  nieorganiczne,  czy  też  organiczne.  Roztwory  elektrolitów  przewodzą  prąd  elektryczny.  Przewodnictwo  elektryczne  roztworu  zależy  od  rodzaju  i  stężenia  elektrolitu  oraz  właściwości rozpuszczalnika.  ●  Roztwory nieelektrolitów nie przewodzą prądu.      ROZPUSZCZALNIKI  POLARNE  mają  dużą  przenikalność  dielektryczną  (ε)  względem  próżni,   a  ich  cząsteczki  są  obdarzone  trwałym  momentem  dipolowym  (μ).  Rozpuszczalniki  polarne  wykazują  również  zdolność  do  solwatacji  cząsteczek  i  jonów  substancji  rozpuszczonych.  Najczęściej  stosowanym  rozpuszczalnikiem  o  unikalnych  właściwościach  fizykochemicznych jest woda.         Rolę  przenikalności  dielektrycznej  ośrodka  (rozpuszczalnika),  w  którym  znajdują  się  dwa  ładunki  elektryczne   q 1   i   q2   uzasadnia  prawo  Coulomba.  Gdy  ładunki  te  w  próżni  i  w  ośrodku    o  względnej  przenikalności  dielektrycznej   ε   dzieli   taka  sama  odległość   r ,  to  siły  ich  oddziaływań  elektrostatycznych są następujące:    2 2 1 1 r q q k F      -    w próżni,             (1)  2 2 1 2 r q q k F      -    w danym ośrodku,        (2)  gdzie  k  = 8,9867·10 9 Nm2/C2, oraz  F 1    F2 .    Dipolowy  charakter  cząsteczek  rozpuszczalnika  jest  jednym  z  warunków    solwatacji  cząsteczek  lub   jonów substancji rozpuszczonej.     Tabela 1. Właściwości wybranych rozpuszczalników    Rozpuszczalnik    Względna przenikalność  dielektryczna     Moment  dipolowy   , D  Oktan, C8H18  Cykloheksan, C6H12  Benzen, C6H6  Toluen, C6H5CH3  Dichlorometan, CH2Cl2  Chloroform, CHCl3  Metanol*, CH3OH  Etanol*, C2H5OH  Nitrobenzen*, C6H5NO2  DMSO**, (CH3)2SO  Formamid*, HC(O)NH2  Ciekły amoniak*, NH 3  Woda*  1,95  2,02  2,30  2,38  8,93  4.72  32,6  24.3  34.8  46,6  109,5  16,9  78.4  0  0  0  0.31  1.14  1.15  1.70  1.73  4.03  3,90  1,51  1,47  1.83  1Debye (1D), 1D = 3,338∙10 -30 C·m; *rozpuszczalniki solwatujące; 

(…)

… = 1,83·10-5
Stężenie kwasu, mol/dm3
0,2
0,1
0,01
0,005
0,001
Stopień dysocjacji, %
0,95
1,36
4,19
5,85
12,6
Gdy α << 1, wówczas równanie (16) upraszcza się do
postaci:
1
K a   2  c HA  o
(17)
c
Stężeniowa stała dysocjacji słabego kwasu zależy
od temperatury i jest jego cechą charakterystyczną.
Na wartości stężeniowych stałych dysocjacji kwasów
wpływa również siła jonowa roztworu. Stężeniowe
stałe dysocjacji kwasów są podawane w tablicach
jako wartości pKa:
pKa = - log Ka,
(18)
wyznaczone w temperaturze 25oC przy ustalonej sile
jonowej.
Dysocjacja słabej zasady BOH
BOH ↔ B+ + OHStężeniową stałą dysocjacji zasady definiuje wzór:
[ B  ][OH  ] 1
Kb 
 o
[ BOH ]
c
(19)
gdzie [B+], [OH-] i [BOH] są równowagowymi
stężeniami jonów i cząsteczek.
Definicja stopnia dysocjacji słabej zasady BOH:
[OH  ]

c…

słabego kwasu wzrasta, gdy jego stężenie
w roztworze maleje.
Tabela 2. Stopień dysocjacji w roztworach wodnych kwasu
octowego w 18o C, Ka = 1,83·10-5
Stężenie kwasu, mol/dm3 Stopień dysocjacji, %
0,2 0,95
0,1 1,36
0,01 4,19
0,005 5,85
0,001 12,6
Gdy α << 1, wówczas równanie (16) upraszcza się do
postaci:
1
K a   2  c HA  o (17)
c
Stężeniowa stała dysocjacji słabego kwasu zależy
od temperatury i jest jego cechą charakterystyczną.
Na wartości stężeniowych stałych dysocjacji kwasów
wpływa również siła jonowa roztworu. Stężeniowe
stałe dysocjacji kwasów są podawane w tablicach
jako wartości pKa:
pKa = - log Ka, (18)
wyznaczone w temperaturze 25oC przy ustalonej sile
jonowej.
Dysocjacja słabej zasady BOH
BOH ↔ B+ + OH-
Stężeniową stałą dysocjacji zasady definiuje wzór:
[ B  ][OH  ] 1
Kb   o (19)
[ BOH…
… siłą jonową
roztworu. W tablicach stężeniowe stałe dysocjacji
zasad są podawane jako wartości pKb dla 25oC
i ustalonej siły jonowej.
pKb = - log Kb (27)
Dysocjacja słabych kwasów i zasad
w obecności elektrolitów mocnych o wspólnym jonie
Słabe elektrolity często występują w roztworach
zawierających elektrolity mocne dysponujące
identycznym (wspólnym) jonem: słaby kwas HA
z mocnym kwasem, np. HCl…
…, a w temperaturze krzepnięcia jest w
równowadze z lodem. Z kolei lód, przy ustalonym
ciśnieniu i w temperaturze niższej od temperatury
topnienia pozostaje w równowadze z parą nasyconą.
Wszystkie trzy fazy: lód, woda i para nasycona,
istnieją we wzajemnej równowadze przy ściśle
określonym ciśnieniu i temperaturze, które na
wykresie fazowym wody (rys. 5) wyznaczają tzw.
punkt potrójny. W punkcie tym przecinają się linie
równowag dwufazowych: woda – para nasycona
(parowanie – skraplanie), woda – lód (krzepnięcie –
topnienie) oraz lód – para nasycona (sublimacja –
kondensacja).
Wodny roztwór związku chemicznego jest
układem dwuskładnikowym. Gdy stężenie roztworu
jest stałe, to parametrami niezależnymi są ciśnienie
i temperatura, a odpowiedni wykres fazowy (rys. 6)
jest podobny do wykresu fazowego wody.
Rys. 5…
…-
rzędowe zasady amoniowe (CnH2n+1)4OH.
KOH → K+ + OH-
Stężenie jonów wodorotlenowych w roztworze
mocnej zasady MOH jest równe jej stężeniu
analitycznemu.
Elektrolity słabe
Kwasy: HNO2, HCN, H2S, HClO, kwasy karboksylowe
- HCOOH i CH3COOH;
Zasady: NH4OH, Be(OH)2, Fe(OH)2, aminy -
metyloamina CH3NH2, anilina C6H5NH2, pirydyna
C5H5N.
HClO ↔ H+ + ClO-
NH4OH ↔ NH4+ + OH-
UWAGA:
● Równania stechiometryczne…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz