Równowagi w roztworach elektrolitów - Rozpuszczalniki polarne

Nasza ocena:

5
Pobrań: 175
Wyświetleń: 1477
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

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

Fragment notatki:

I. RÓWNOWAGI W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW . KWASY I ZASADY Pojęcia podstawowe i definicje ELEKTROLITEM jest ka żda 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 właś ciwości 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 q 2 uzasadnia prawo Coulomba . Gdy ładunki te w próżni i w ośrodku o względnej przenikalności dielektrycznej ε dzieli taka sama odległość r , to s iły ich oddziaływań elektrostatycznych są następujące : - w próżni, (1) - w danym ośrodku, (2) gdzie k = 8,9867·10 9 Nm 2 /C 2 , oraz F 1 F 2 . Dipolowy charakter cząsteczek rozpuszczalnika jest jednym z warunków solwatacji cząsteczek lub jonów subst ancji rozpuszczonej. Tabela 1. Właściwości wybranych rozpuszczalników Rozpuszczalnik Względna przenikalność dielektryczna ε Moment dipolowy μ , D Oktan, C 8 H 18 Cykloheksan, C 6 H 12 Benzen, C 6 H 6 Toluen, C 6 H 5 CH 3 Dichlorometan, CH 2 Cl 2 Chloroform, CHCl 3 Metan ol*, CH 3 OH Etanol*, C 2 H 5 OH Nitrobenzen*, C 6 H 5 NO 2 DMSO* * , (CH 3 ) 2 SO Formamid*, HC(O)NH 2 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

(…)

… w stanie wzajemnej równowagi. Pod stałym ciśnieniem woda w temperaturze niższej od temperatury wrzenia jest w równowadze z własną parą nasyconą, 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…
…, lecz nowa para kwas - zasada:
kwas1 + zasada2 ↔ kwas2 + zasada1 (53)
Przykłady:
Kwas1 Zasada2 Zasada1 Kwas2
HCl + H2O ↔ Cl- + H3O+
NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+
H2O + CN- ↔ OH- + HCN
HSO4- + OH- ↔ SO42- + H2O
Teoria Lewisa
Według założeń teorii Lewisa akceptory par elektronowych są kwasami, a donory tych par są zasadami. Dzięki temu do kategorii kwasów można zaliczyć niektóre związki aprotonowe, np. AlCl3 i SbCl5, oraz kationy metali przejściowych tworzących z donorami par elektronowych (ligandami) związki kompleksowe. Donorowy atom zasady Lewisa ma wolną parę elektronową, dzięki czemu może utworzyć trwałe wiązanie koordynacyjne z akceptorowym atomem kwasu Lewisa.
Przykładowo, trójtlenek siarki SO3 jest kwasem Lewisa, ponieważ atom siarki w tym związku ma cztery hybrydyzowane orbitale sp3 obsadzone przez sześć elektronów. Produktem reakcji SO3 z wodą jako zasadą Lewisa jest kwas siarkowy(VI). Anion siarczanowy(VI) ma strukturę tetraedryczną, a atom siarki uzyskuje w powłoce walencyjnej trwałą, oktetową konfigurację elektronową. Czysty, bezwodny trójchlorek glinu, AlCl3, jest katalizatorem w syntezie organicznej, ponieważ jako kwas Lewisa reaguje z organicznymi donorami par elektronowych, np. pirydyną…
… Kw zależy nie tylko od temperatury. Istotny jest również wpływ siły jonowej roztworu, która jest funkcją stężeń obecnych w nim elektrolitów. Do określenia odczynu roztworu wodnego wystarczy znać jego pcH. W roztworach obojętnych pcH = 7, w kwaśnych pcH < 7 i w zasadowych pcH > 7. Uwaga: W odróżnieniu od pH, wyznaczanego przez pomiar pH-metryczny, wartość pcH można bardzo łatwo obliczyć…
…)
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…
… amoniaku (NH4OH) w wodzie.
Tabela 3. Wpływ temperatury na stałe dysocjacji amoniaku
Temperatura, oC
Kb
0
10
25
40
1,4∙10-5
1,6∙10-5
1,8∙10-5
2,0∙10-5
Na wartości stężeniowych stałych dysocjacji zasad wpływa również wielkość I zwana 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…

[BOH] = cBOH - [OH-]BOH
(32)
Gdy cMOH i cBOH >> [OH-]BOH, to:
(33)
(34)
(35)
Roztwory buforowe
Roztwór zawierający słaby elektrolit oraz pochodzącą od niego sól nazywamy roztworem buforowym. pcH roztworu buforowego jako funkcja stosunku stężeń słabego elektrolitu i soli pozostaje praktycznie stałe w trakcie rozcieńczania roztworu. Ponadto, pcH roztworu buforowego zmienia się stosunkowo nieznacznie…
… roztworu jest stałe, to parametrami niezależnymi są ciśnienie i temperatura, a odpowiedni wykres fazowy (rys. 6) jest podobny do wykresu fazowego wody.
Rys. 5. Wykres fazowy wody
po = 101, 3 kPa, Tt - temp. topnienia, Tw - temp. wrzenia, T3 - temp. w punkcie potrójnym
Rys. 6. Wykres fazowy roztworu wodnego (linie przerywane) na tle wykresu fazowego wody (linie ciągłe)
Dyfuzja, osmoza, ciśnienie osmotyczne…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz