ΧΗΜΕΙΑ. Περιεχόμενα Μαθήματος

Transcript

1 ΧΗΜΕΙΑ Ενότητα 13: Οξέα, Βάσεις, ph Χρυσή Κ. Καραπαναγιώτη Τμήμα Χημείας 7. ph Περιεχόμενα Μαθήματος οξέα βάσεις άλατα

2 Οξέα Θεωρία Arrhenius: Οξέα είναι οι υδρογονούχες ενώσεις που όταν διαλυθούν στο νερό δίνουν λόγω διάστασης Η +. ισχυρά, διίστανται (ή καλύτερα ιοντίζονται) πλήρως σε ιόντα, και ασθενή, που διίστανται μερικώς σε ιόντα, δηλαδή συνυπάρχουν στο διάλυμα αδιάστατα μόρια και ιόντα. Παραδείγματα: Ισχυρά οξέα: HCl, HBr, HI, HNO 3 Ασθενή οξέα: H 2 S, HCN, H 3 PO 4 Δηλαδή έχουμε, HCl H + + Cl - (ισχυρό οξύ) HCN H + +CN - (ασθενές οξύ) Βρείτε παραδείγματα στο βιβλίο Ισχύς και συγκέντρωση Ισχύς βαθμός ιοντισμού ενός οξέως Συγκέντρωση ποσότητα οξέως μέσα στο διάλυμα Μπορούμε να έχουμε ένα πυκνό διάλυμα ενός ασθενούς οξέως ήένα αραιόδιάλυμα δυνατού οξέως, κλπ.

3 Πολυπρωτικά Οξέα: Οξέα που μπορούν να δώσουν 2 πρωτόνια, όπως το θειικό οξύ, H 2 SO 4 H 2 SO 4(aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + HSO 4 - (aq) HSO 4 - (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + SO 4 2- (aq) Βάσεις Θεωρία Arrhenius: Βάσεις είναι ενώσεις που όταν διαλυθούν στο νερό δίνουν λόγω διάστασης ΟΗ-. Ισχυρή βάση : NaOH Na + + OH - Ασθενής βάση: NH 3 +H 2 O NH 4 OH NH 4+ +OH - Βρείτε παραδείγματα στο βιβλίο

4 Όταν σκεφτόμαστε τα οξέα και τις βάσεις τείνουμε να σκεφτούμε τα οξέα και τις βάσεις των εργαστηρίων χημείας Αλλά περιβαλλόμαστε από οξέα και βάσεις στην καθημερινότητα. Τα περισσότερα είναι ασθενή. Τα οξέα προκαλούν: Τα λεμόνια να είναι ξινά Την όξινη βροχή να τρώει τα γλυπτά Κοιλότητες στα δόντια σας Την αφομοίωση των τροφίμων στο στομάχι μας Τιείναιοξύ καιτιβάση; Ιδιότητες ενός οξέος Ξυνή γεύση και μπορεί να κάψει το δέρμα Οχυμός λεμονιών και το ξίδι είναι καλά παραδείγματα Αντιδρά με τα μέταλλα και παράγει υδρογόνο Αντιδρά με ασβεστόλιθο και παράγει διοξείδιο του άνθρακα Ιδιότητες μιας βάσης Έχει πικρή γεύση και έχει μια ολισθηρή αίσθηση Οι βάσεις που είναι διαλυτές (διαλύονται στο νερό) καλούνται αλκάλια Αντιδρούν με τα λίπη και τα έλαια Αντιδρούν με τα οξέα αλάτι και νερό Τα περισσότερα σαπούνια χεριών και καθαριστικά είναι βάσεις

5 Το νερό είναι οξύ ήβάση; Τονερό συμπεριφέρεταιωςοξύκαι βάση Μερικές ενώσεις συμπεριφέρονταιως οξέα και βάσεις ταυτοχρόνως καιονομάζονταιαμφοτερικά. Το νερό είναιένα τέτοιο παράδειγμα. Το νερό δρα μετον εαυτότου καικάνει ιόντα H 2 O (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + OH - (aq) Οξύ Βάση Ησυγκέντρωση των [H 3 O + ] καιτων [OH - ] είναι mol L -1 Στην ισορροπία ορίζουμε τη σταθερά διάστασης του νερού: K w = [H 3 O + ] [OH - ] K w = ( )( ) K w = ( ) K w : K = σταθερά w = νερό

6 Στο καθαρό νερό, [H 3 O + ] = [OH - ] = Kw = ( ) ( ) = Kw= Στους 25 C η K w κάθε υδατικού διαλύματος (ανεξαρτήτου σύστασης) ισούταιμε [H 3 O + ] [OH - ] πρέπει = Έτσιαν [H 3 O + ] αυξάνεται, [OH - ] μειώνεταιώστε το γινόμενο να είναιπάντα Υπάρχουν 3 πιθανότητες σε ένα υδατικό διάλυμα 1. Ουδέτερο διάλυμα [H 3 O + ] = [OH - ] 2. Όξινο διάλυμα [H 3 O + ] > [OH - ] 3. Βασικό διάλυμα [OH - ] > [H 3 O + ] Υπολογίζοντας τησυγκέντρωσητωνιόντωνσεένα υδατικό διάλυμα: Kw = [H 3 O + ] [OH - ] = Πόση είναιησυγκέντρωση των [H 3 O + ] ή [OH - ] σε κάθε ένα απόταπαρακάτω διαλύματα; Ταδιαλύματα είναιουδέτερα, όξινα ήβασικά. a M OH - b M OH - c M H +

7 b. Υπολογίζοντας τησυγκέντρωσητωνιόντωνσεένα υδατικό διάλυμα: Kw = [H 3 O + ] [OH - ] = [H + ] = Πόση είναιησυγκέντρωση των [H 3 O + ] ή [OH - ] σε κάθε ένα απόταπαρακάτω διαλύματα; Ταδιαλύματα είναιουδέτερα, όξινα ήβασικά. a M OH - b M OH - c M H [OH ] [H ] = = moll 1 [OH ] = a. c. [H ] = [OH ] 1.0 [H ] = = moll [H + ] [OH ] = = moll Ηκλίμακα ph χρησιμοποιείταιγια να συγκρίνειτα διάφορα διαλύματα μεταξύ τους. Ηδύναμη ενός οξέος βασίζεταιστη [H 3 O + ]. Αυτές οιτιμές είναιπολύ μικρές Για να εκφράσουμε αυτά τα νούμερα με πιο βολικό τρόπο, χρησιμοποιούμε την κλίμακα p που βασίζεταισε αρνητικό λογάριθμο (με βάση το 10) E.g mol L -1 = 9.00 στηνκλίμακα p ph = -log[h + ]

8 ph = -log [H + ] = 14 ph = -log [H + ] = 1 [H + ] = = mol L -1 [H + ] = = 0.1 mol L -1 Μπορούμε να εκφράσουμε της [H + ] και [OH - ] στο διάλυμα ως ph και poh ph = -log [H + ] poh = - log [OH - ] ph + poh = 14 Αν γνωρίζουμε την [H + ] τότε μπορούμε να υπολογίσουμε το ph του διαλύματος.

9 Υπολογίζουμε το ph και poh: 1. Πόσοείναιτο ph ενός διαλύματος όπου [H + ] = ph = Πόσοείναιτο poh αυτού του διαλύματος; ph + poh = 14 poh = 14 -ph = poh = Πόσο είναι το ph ενός διαλύματος όπου [OH - ] = Kw = [H 3 O + ] [OH - ] = [H + ] = / = ph = Υπολογίζουμε [H + ] απότο ph [H + ] =

10 ph ισχυρά οξέα και βάσεις Πλήρης διάσταση + όλα τα ιόντα είναι ενεργά ph σύμφωνα με τον ορισμό του ph = - log[h+] Ή ph = 14 + log [OH-] Π.χ. HCl H+ + Cl- C = 1/100 = 10-2 Ł ph = 2 NaOH Na+ + OH- C = 1/100 = 10-2 Ł ph = 12 Θα πρέπει να ξέρετε να βρίσκεται το ph ενός ισχυρού οξέος ήβάσης όταν σας δίνουν την αρχική συγκέντρωση

11 ph ασθενή οξέα Για τα ασθενή οξέα θα πρέπει να ξέρετε ότι Δεν διασπόνται πλήρως στο νερό (π.χ. οξικό οξύ CH 3 COOH) Π.χ. CH 3 COOH H+ + CH 3 COO- Πόσο θα ήταν το ph αν το οξύ ήταν ισχυρό και C = 1/100 = 10-2 Λιγότερα ιόντα Η+ - λιγότερο όξινο από ότι αν ήταν ισχυρό Παρόλα αυτά όμως όξινο; Για το οξικό οξύ, περίπου 5% διίσταται και 95% παραμένει στη μοριακή του μορφή. ph ασθενή οξέα Δεν διασπάται πλήρως στο νερό (π.χ. οξικό οξύ CH 3 COOH) Λιγότερα ιόντα Η+ - λιγότερο όξινο K a ησταθερά διάστασης του οξέως (ισορροπίας) HΑc H+ + Ac- {C = 1/100} K a = [H] [Ac]/ [HAc] = a 2 / 100 (1-a) a είναι πολύ μικρό K a = 1, Ł ph = 3,37

12 Π.χ. ΝΗ 4 ΟΗ ph ασθενείς βάσεις Αντιστρόφως ανάλογη συμπεριφορά με τα ασθενή οξέα Δηλαδή; ph ασθενείς βάσεις Π.χ. ΝΗ 4 ΟΗ Αντιστρόφως ανάλογη συμπεριφορά με τα ασθενή οξέα Δηλαδή; Π.χ. ΝΗ 4 ΟΗ ph = 14- (- ½log K B ½log C) = 10,6 C = 10-2 M K B = 1,8 10-5

13 Τέλος Ενότητας Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

14 ΣΗΜΕΙΩΜΑΤΑ Σημείωμα Ιστορικού Εκδόσεων Έργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση

15 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Εθνικόν και Καποδιστριακόν Πανεπιστήμιον Αθηνών, Καραπαναγιώτη Χρυσή. «Χημεία. Οξέα, Βάσεις, ph». Έκδοση: 1.0. Αθήνα Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται ηχρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ήέμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγήως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Οδικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

16 Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ήδιασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: το Σημείωμα Αναφοράς το Σημείωμα Αδειοδότησης τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.