Μεταβολές ph διαλύματος NH 4 CN.

Transcript

1 Μεταβολές ph διαλύματος NH CN. Να βρείτε πως μεταβάλλεται το ph διαλύματος NH CN 1 M αν σε όγκο 1 L του διαλύματος αυτού γίνουν οι παρακάτω μεταβολές: i. Προσθήκη στερεού NOH. ii. Προσθήκη αέριου HCl. iii. Προσθήκη H 2 O. iv. Προσθήκη διαλύματος NOH 01, M. v. Προσθήκη διαλύματος HCl01, M. Δίνεται: p 1, pk ^HCN 921, και p i 75,. Λύση: Η επίδραση του αυτοϊοντισμού του νερού στις παραπάνω μεταβολές ph είναι πρακτικά αμελητέα εκτός της περίπτωσης iii μετά την προσθήκη σημαντικής ποσότητας νερού. Για λόγους πληρότητας όμως θα ληφθεί υπόψη σε όλες τις περιπτώσεις. Όπως θα δειχτεί παρακάτω το διάλυμα του NH CN έχει μεγάλη ρυθμιστική ικανότητα αλλά δεν εντάσσεται στα κλασσικά ρυθμιστικά διαλύματα αφενός μεν γιατί προσθέτει δύο επιπλέον ισορροπίες στο διάλυμα που θα χρησιμοποιηθεί με συνέπεια πιθανές ανεπιθύμητες παράπλευρες αντιδράσεις και αφετέρου δεν μπορεί να ρυθμιστεί το ph του σε κάποιο εύρος τιμών αλλά πρακτικά σε μόνο μία τιμή. Ο ορισμός του ρυθμιστικού διαλύματος σύμφωνα με την σχολική ύλη προϋποθέτει το διάλυμα να περιέχει ένα ασθενές οξύ και τη συζυγή του βάση ^H/ ή μια ασθενή βάση και το συζυγές της οξύ ^BBH / οπότε το παραπάνω διάλυμα του κυανιούχου αμμωνίου δεν θεωρείται ρυθμιστικό. i. NOH N OH n n NH CN NH CN NH 2 NH 1 x ^1 2 ^ ^ CN 2 HCN OH ^ 1 y OH 2 2 ^5 z z Για την ισορροπία ^ ισχύει: 7 $ 7NH ^x i i 7NH 1 x i ^x 1 x ^6 1

2 Για την ισορροπία ^ ισχύει: 6HCN@ y$ ^n y i K ^HCN 1 y K K ^HCN y ^n y 1 y ^7 Για την ισορροπία ^5 ισχύει: 7 ^ x $ ^ n y K ^x ^n y ^8 7 x z 10 ph x z ^9 Από το σύστημα των εξισώσεων ^6, ^7, ^8 και ^9 με απαλοιφή των xy, και z προκύπτει η ζητούμενη σχέση: ph fn ^ Μερικές ενδεικτικές τιμές: n ph 0 9,20 0,01 9,29 0,10 9,17 0,50 9,707 2

3 ii. HCl H 2 O Cl n n NH CN NH CN NH 2 NH 1 x ^10 ^11 ^12 CN 2 HCN OH ^1 1 y OH 2 2 ^1 z z Για την ισορροπία ^ ισχύει: 7 $ 7NH ^n x i i 7NH 1 x i ^n x 1 x ^15 Για την ισορροπία ^ ισχύει: 6HCN@ y$ ^y i K ^HCN 1 y K K ^HCN y ^y 1 y ^16 Για την ισορροπία ^5 ισχύει: 7 ^ n x$ ^ y K ^n x ^y ^17 7 n xz 10 ph n xz ^18 Από το σύστημα των εξισώσεων ^15, ^16, ^17 και ^18 με απαλοιφή των xy, και z προκύπτει η ζητούμενη σχέση: ph fn ^ Μερικές ενδεικτικές τιμές: n ph 0 9,20 0,01 9,221 0,10 9,1 0,50 8,75

4 iii. Έστω ότι προστίθενται LH2 O. NH CN NH CN ^19 NH 2 NH ^ x CN y HCN OH ^21 OH 2 2 ^22 z z Για την ισορροπία ^ ισχύει: 7 $ 7NH ^x i K _ NH NH 1 1 i 7 x ^x K _ NH 1 1 i x Για την ισορροπία ^ ισχύει: 6HCN@ y$ ^y i K ^HCN 1 1 y y$ ^y K ^HCN 1 1 y ^2 ^2

5 Για την ισορροπία ^5 ισχύει: 7 ^ x$ ^ y K ^x ^y ^25 7 x z 10 ph x z ^26 Από το σύστημα των εξισώσεων ^2, ^2, ^25 και ^26 με απαλοιφή των xy, και z προκύπτει η ζητούμενη σχέση: ph f ^ Μερικές ενδεικτικές τιμές: ph 0 9, , , , , , ,00215 iv. Έστω ότι προστίθενται LNOH01, M. NOH N OH 01$, 01$, 1 1 ^27 5

6 NH CN NH CN ^28 NH 2 NH ^ x CN y HCN OH ^0 OH 2 2 ^1 z z Για την ισορροπία ^29 ισχύει: 7 $ 7NH ^x i K _ NH NH 1 1 i 7 x ^x K _ NH 1 1 i x ^2 Για την ισορροπία ^0 ισχύει: 6HCN@ i K ^HCN 01, $ y $ d 1 y zn 1 1 y K ^HCN 01, $ y $ d 1 y zn 1 1 y ^ Για την ισορροπία ^1 ισχύει: 01, $ 7 ^x $ d 1 y zn 01, $ ^ x z $ d 1 y z n ^ 7 x z 10 ph x z ^5 Από το σύστημα των εξισώσεων ^2, ^, ^ και ^5 με απαλοιφή των xy, και z προκύπτει η ζητούμενη σχέση: ph f ^ 6

7 Μερικές ενδεικτικές τιμές: ph 0 9, , ,67809 v. Έστω ότι προστίθενται LHCl 01, M. HCl H 2 O Cl 01$, 01$, 1 1 NH CN NH CN ^6 ^7 NH 2 NH ^8 1 1 x CN y HCN OH ^9 OH 2 2 ^0 z z 7

8 Για την ισορροπία ^8 ισχύει: i 7 $ 7NH i i 7NH 01, $ d 1 x zn 1 1 x 01, $ d 1 x zn 1 1 x ^1 Για την ισορροπία ^9 ισχύει: 6HCN@ y$ ^y i K ^HCN 1 1 y y$ ^y K ^HCN 1 1 y ^2 Για την ισορροπία ^0 ισχύει: K K 01, $ 7 7OH d 1 xzn $ ^ y w $ w 01, $ d 1 xzn $ ^y ^ 01, $ 7 1 xz 10 01, 1 xz ph $ ^ Από το σύστημα των εξισώσεων ^1, ^2, ^ και ^ με απαλοιφή των xy, και z προκύπτει η ζητούμενη σχέση: ph f ^

9 Μερικές ενδεικτικές τιμές: ph 0 9, , ,2222 Κονδύλης Παναγιώτης Χημικός pkondylis@otmil.com Λατζώνης Πολυνίκης Χημικός polyneices@gmil.com ttp://cemistrytopics.xyz 9