[ Pobierz całość w formacie PDF ]

puszczeniu w wodzie są całkowicie zdysocjowane, dlatego w roztworze obecne są
aniony i kationy.
Hydroliza to reakcja odwrotna do zobojętniania, polegająca na oddziaływa-
niu produktów dysocjacji soli z wodą. Istotą reakcji hydrolizy jest zachowanie
stałej wartości zarówno iloczynu jonowego wody, jak i stałej dysocjacji słabego
kwasu lub słabej zasady. Hydrolizować, czyli reagować z wodą mogą te sole, które
 zmuszą cząsteczki wody do dalszej dysocjacji, powodując równocześnie zmianę
odczynu roztworu. W zale\ności od rodzaju soli, ich roztwory wodne mogą mieć
odczyn kwaśny, zasadowy lub obojętny.
Rozpuszczając sól, np. węglan sodu, siarczan sodu lub octan sodu, w wodzie
powstaje roztwór słabozasadowy. Zasadowy charakter powstałego roztworu jest
wynikiem poni\szej reakcji:
CH3COO- + H2O ! CH3COOH + OH-
dla reakcji tej spełniony jest warunek równowagi:
-
CH3COOH OH
= Khyd
CH3COO-
W reakcji biegnącej w prawo proton przenoszony jest od cząsteczki wody do
jonu octanowego, a w reakcji odwrotnej proton przenoszony jest od cząsteczki
kwasu octowego do jonu wodorotlenowego. Powinowactwo protonu do CH3COO-
i OH- mo\e być opisane  w pierwszym przypadku przez Kdys, a w drugim przez
Kw. Dlatego w liczniku na stałą hydrolizy mo\e znajdować się wartość Kw, nato-
miast w mianowniku Kdys:
Kw
= Khyd
Kdys
Stosunek stałej dysocjacji wody Kw do stałej dysocjacji słabego kwasu Kdys
jest stałą hydrolizy Khyd.
48
REAKCJE UTLENIANIA-REDUKCJI
Reakcje utlenienia-redukcji definiowane są jako reakcje związane z przenie-
sieniem elektronu z jednego atomu na drugi.
Utlenienie równoznaczne jest z utratą elektronów, a redukcja z zyskaniem
elektronów. Substancja powodująca redukcję nazywana jest czynnikiem redukują-
cym, czyli reduktorem, natomiast ta, która wywołuje utlenienie nazywana jest
czynnikiem utleniającym, czyli utleniaczem, który pobiera elektrony od substancji
utlenianej, sam redukując się. Utleniacze i reduktory reagują zawsze razem, po-
niewa\ przeniesienie elektronu zawsze odbywa się od donora (dawcy) elektronu,
czyli reduktora do akceptora elektronu, czyli utleniacza.
Zledzenie przemieszczania się elektronów w reakcjach chemicznych ułatwia
znajomość wartości stopienia utlenienia. Gdy stopień utlenienia atomu, np. węgla
wzrasta, mamy do czynienia z reakcją utlenienia, natomiast gdy stopień utlenienia
maleje z reakcją redukcji.
W reakcji utlenienia-redukcji liczba elektronów dostarczana przez czynnik
redukujący musi równać się liczbie elektronów przyjmowanych przez czynnik utle-
niający, co opisuje się za pomocą zbilansowanych równań redoks. Ostatecznym
etapem bilansowania równań reakcji zachodzących w roztworach wodnych jest
ustalenie liczby cząsteczek H2O i jonów H+ i OH-. Przykładem reakcji do zbilan-
sowania równania jest utlenianie Fe2+ za pomocą MnO4- w roztworze kwaśnym do
Fe3+ i Mn2+:
! Ustalenie stopni utlenienia:
Fe2+ + MnO4- ! Mn2+ + Fe3+
+2 +7 +2 +3
! Zbilansowanie liczby oddanych i przyłączonych elektronów przez atomy:
5Fe2+ + MnO4- ! Mn2+ + 5Fe3+
+2 +7 +2 +3
5 "1e- = 1 "5e-
! Zbilansowanie atomów tlenu po obu stronach równania przez dodanie H2O:
5Fe2+ + MnO4- ! Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
! Zbilansowanie atomów wodoru po obu stronach równania:
5Fe2+ + MnO4- +8H+ ! Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O
49
! Zbilansowanie sumarycznych ładunków po obu stronach równania:
L5(2+) + 1(-1) + 8(+1) = +17 = P1(2+) +5(+3) + 4(0) = +17
potwierdza, \e powy\sze równanie reakcji utlenienia-redukcji zostało poprawnie
zbilansowane.
ILOCZYN ROZPUSZCZALNOZCI
Po rozpuszczeniu w wodzie substancji zbudowanej z jonów ustala się rów-
nowaga między jonami w nasyconym roztworze i stałą substancją, która jest
w nadmiarze. Przykładowo, gdy nadmiar stałego chlorku srebra jest w równowadze
z nasyconym roztworem chlorku srebra, to:
AgCl(s) ! Ag+ + Cl-
Ag+ Cl-
= K
AgCl(s)
Stę\enie chlorku srebra w fazie stałej jest stałe i nie mo\e się zmienić bez
względu na ilość tej fazy stałej, znajdującej się w kontakcie z roztworem.
Dlatego mo\na zapisać:
[Ag+][Cl-] = K[AgCl(s)] = Ks
Stała Ks nazywa się iloczynem rozpuszczalności, natomiast wyra\enie
[Ag+][Cl-] nazywa się iloczynem jonowym.
Gdy nasycony roztwór jest w równowadze z nadmiarem ciała stałego ilo-
czyn jonowy jest równy Ks. Iloczyn rozpuszczalności przede wszystkim jest wyko-
rzystywany do przewidywania, czy strącą się lub nie osady soli po zmieszaniu
dwóch roztworów. Do wytrącenia osadu dojdzie wówczas, gdy po zmieszaniu
dwóch roztworów zawierających jony soli, iloczyn jonowy przekroczy wartość
iloczynu rozpuszczalności Ks tej soli. Na tym polega metoda usuwania jonów
z roztworu.
PRZYKAADOWE OBLICZENIA
PRZYKAAD 1.
Jakie jest stę\enie jonów wodorotlenowych w roztworze HCl o stę\eniu 0,1 mol/l.
50
Rozwiązanie:
Przyjmując, ze stę\enie jonów wodorowych [H+] wynosi 0,1 mol/l
10-14 10-14
[OH- ] = = = 10-13 mol / l
[H+ ] 10-1
Odp. Stę\enie jonów wodorotlenowych w 0,1 mol/l roztworze HCl wynosi
10 13 mol/l.
PRZYKAAD 2.
Stę\enie jonów wodorowych wynosi 10 4 mol/l. Jakie jest pH tego roztworu.
Rozwiązanie:
pH =  log (10 4) =  ( 4) = 4
Odp. Wartość pH roztworu wynosi 4.
PRZYKAAD 3.
Wartość pH roztworu wynosi 9. Jakie jest stę\enie jonów wodorowych w roztwo-
rze.
Rozwiązanie:
pH = 9 = -log [H+] = 9 to [H+] = 10 9
Odp. Stę\enie jonów wodorowych [H+] w roztworze wynosi 10 9 mol/l.
PRZYAAD 4.
Jakie jest pH 0,01 M roztworu kwasu nadchlorowego.
Rozwiązanie:
pH = - log CH = - log 1"10-2 = 2,0
Odp. 0,01 M roztwór kwasu nadchlorowego ma pH równe 2.
51
PRZYKAAD 5.
Obliczyć stę\enie jonów H+ oraz pH roztworu kwasu siarkowego o stę\eniu rów-
nym 0,005 mol/l, zakładając całkowitą dysocjację kwasu.
Rozwiązanie:
H2SO4 ! 2H+ + SO42-
Maksymalne mo\liwe stę\enie jonów [H+] wyniesie:
0,005 mol/l " 2 = 0,01 mol/l
pH = -log [H+] = -log 10-2 = 2
Odp. pH kwasu siarkowego o stę\eniu 0,005 mol/l wynosi 2,0.
PRZYKAAD 6.
Jakie jest pH 0,01 M roztworu NaOH.
Rozwiązanie:
pH = 14  pOH = 14  (- log 10 2) = 14  ( +2) = 12
Odp. pH 0,01 M roztworu NaOH wynosi 12.
PRZYKAAD 7.
Oblicz [H+] i pH roztworu 0,2 M CH3COOH. Kk = 1,86 " 10-5
Rozwiązanie:
+
H = Kk "Ck
H+ = 1,86"10-5 "0,2 = 3,72"10-6 =1,93"10-3 pH = 2,715
1
pH = pKk - log Ck pKk = - log Kk = - log1,86"10-5 = 4,73
d i
2
pH = 4,73- log 2"10-1 / 2 = 5,43 / 2 = 2,715
d i
Odp. W 0,2 M roztworze kwasu octowego [H+] wynosi 1,93 " 10 3 i roztwór ma
wartość pH rzędu 2,715.
52
PRZYKAAD 8.
Jakie są wartości Kz i pH roztworu 0,01 M zasady jednowodorotlenowej, zdyso-
cjowanej w 1%.
Rozwiązanie:
 = 0,01 = 10-2 Kz = 2 " cz = (10-2)2 " 10-2 = 10-4 " 10-2 = 10-6
-
OH = Kz "cz = 10-6 "10-2 = 10-8 =10-4 pOH = 4
pH = 14  pOH = 14  4 = 10
Odp. Roztwór zasady jednowodorotlenowej o stę\eniu 0,01 mol/l, i zdysocjowanej
w 1% ma wartość stałej dysocjacji Kz = 10-6 i wartość pH = 10.
PRZYKAAD 9.
Jakie są wartości Kk i pH, 0,1 M roztworu kwasu jednoprotonowego, zdysocjowa-
nego w 10%.
Rozwiązanie:
 = 0,1 = 10-1 Kk = 2 " ck = (10-1)2 " 10-1 = 10-2 " 10-1 = 10-3
+
H = 10-3 "10-1 = 10-4 =10-2 pH = 2
Odp. Roztwór kwasu jednoprotonowego o stę\eniu 0,1 mol/l i zdysocjowanego
w 10% ma wartość stałej dysocjacji Kk = 10-3 i wartość pH = 2.
53 [ Pobierz całość w formacie PDF ]

  • zanotowane.pl
  • doc.pisz.pl
  • pdf.pisz.pl
  • skierniewice.pev.pl

    • Archiwum