Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε

Κων/νος Θέος, 2 ο κεφάλαιο Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ Λυκείου ρυθμιστικά διαλύματα άσκηση στα ρυθμιστικά.

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Παρουσίαση με θέμα: "Κων/νος Θέος, 2 ο κεφάλαιο Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ Λυκείου ρυθμιστικά διαλύματα άσκηση στα ρυθμιστικά."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Κων/νος Θέος, 2 ο κεφάλαιο Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ Λυκείου ρυθμιστικά διαλύματα άσκηση στα ρυθμιστικά διαλύματα δείκτες Ογκομέτρηση άσκηση ογκομέτρησης

2 Κων/νος Θέος, Ρυθμιστικά διαλύματα

3 Ρυθμιστικά λέγονται τα διαλύματα που περιέχουν το συζυγές ζεύγος ασθενούς οξέος – ασθενούς βάσης (ΗΑ, Α − ). Κων/νος Θέος, Τα ρυθμιστικά διαλύματα περιέχουν: ένα ασθενές οξύ και άλας του με κοινό ιόν μία ασθενή βάση και άλας της με κοινό ιόν Τα ρυθμιστικά διαλύματα διατηρούν το pH τους σταθερό, σε μια μικρή περιοχή, ακόμη κι αν τους προσθέσουμε μικρή αλλά υπολογίσιμη ποσότητα ισχυρού οξέος ή ισχυρής βάσης. Μεταξύ δύο ρυθμιστικών διαλυμάτων, εκείνο που έχει μεγαλύτερες συγκεντρώσεις έχει καλύτερη ρυθμιστική ικανότητα.

4 Ρυθμιστικά διαλύματα Τα ρυθμιστικά διαλύματα σχηματίζονται με τους εξής τρόπους: με απευθείας ανάμειξη των συστατικών τους, π.χ. με ανάμειξη διαλύματος CH 3 COOH με διάλυμα CH 3 COONα. με ανάμειξη περίσσειας ασθενούς οξέος με ισχυρή βάση π.χ. με ανάμειξη περίσσειας CH 3 COOH με ΝaOH γίνεται η αντίδραση CH 3 COOH + NαOH → CH 3 COONα + H 2 O και το τελικό διάλυμα περιέχει την περίσσεια του CH 3 COOH και τη συζυγή του βάση CH 3 COO −. με ανάμειξη περίσσειας ασθενούς βάσης με ισχυρό οξύ π.χ. με ανάμειξη περίσσειας ΝΗ 3 με HCl γίνεται η αντίδραση ΝH 3 + HCl → NH 4 Cl και το τελικό διάλυμα περιέχει την περίσσεια της NH 3 και τo συζυγές της οξύ ΝH 4 +. Κων/νος Θέος,

5 Ερμηνεία της δράσης των ρ.δ.  Προσθέτουμε μικρή ποσότητα ισχυρού οξέος σε ρυθμιστικό διάλυμα του συζυγούς ζεύγους ΗΑ, Α − όπου επικρατεί η ισορροπία: HΑ (aq) + Η 2 Ο (ℓ) ⇌ A − (aq) + Η 3 Ο + (aq)  Τα ιόντα οξωνίου, που σχηματίζονται από τον ιοντισμό του ισχυρού οξέος, αντιδρούν πλήρως με την ασθενή βάση Α − σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: Η 3 Ο + (αq) + A − (aq) → ΗΑ (aq) + Η 2 Ο (l)  Δημιουργείται νέο ρυθμιστικό διάλυμα στο οποίο είναι αυξημένη η συγκέντρωση του οξέος ΗΑ και μειωμένη η συγκέντρωση της βάσης Α - Κων/νος Θέος,  Προσθέτουμε μικρή ποσότητα ισχυρής βάσης σε ρυθμιστικό διάλυμα του συζυγούς ζεύγους ΗΑ, Α − όπου επικρατεί η ισορροπία: HΑ (aq) + Η 2 Ο (ℓ) ⇌ A − (aq) + Η 3 Ο + (aq)  Τα ιόντα υδροξειδίου, που σχηματίζονται από τον ιοντισμό του ισχυρού οξέος, αντιδρούν πλήρως με το ασθενές οξύ ΗΑ σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: ΗΑ (αq) + ΟΗ − (aq) → Α - (aq) + Η 2 Ο (l)  Δημιουργείται νέο ρυθμιστικό διάλυμα στο οποίο είναι μειωμένη η συγκέντρωση του οξέος ΗΑ και αυξημένη η συγκέντρωση της βάσης Α -

6 Υπολογισμός του pH ρυθμιστικού διαλύματος Το ΗΑ έχει συγκέντρωση C οξ και το Α- έχει συγκέντρωση C βασ. Ακολουθεί πίνακας μεταβολών των συγκεντρώσεων: To pH των ρυθμιστικών διαλυμάτων μπορεί να υπολογιστεί με δύο τρόπους. Ο πρώτος είναι η επίδραση κοινού ιόντος Ο δεύτερος με χρήση της εξίσωση των Henderson – Hasselbalch Εξίσωση Henderson – Hasselbalch Θεωρούμε ρυθμιστικό διάλυμα που περιέχει το συζυγές ζεύγος ΗΑ/Α -, στο οποίο επικρατεί η ισορροπία: HΑ (aq) + Η 2 Ο (ℓ) ⇌ A − (aq) + Η 3 Ο + (aq) Κων/νος Θέος,

7 Επιστροφή στο μενού Από τη σταθερά ιοντισμού του οξέος ΗΑ έχουμε: Όταν ισχύει: έχουμε C βασ +x = C βασ και C οξ -x = C οξ η τελευταία σχέση λέγεται εξίσωση των Henderson – Hasselbalch

8 Κων/νος Θέος,

9 Εύρεση pH ρυθμιστικού διαλύματος Α. Να βρεθεί το pΗ ρυθμιστικού διαλύματος που περιέχει CH 3 COOH 0,1 Μ και CH 3 COONα 0,1 Μ. Δίνεται Κ α (CH 3 COOH) = 10 −5, K w = Ιοντισμός CH 3 COOH: CH 3 COOH + H 2 O ⇋ CH 3 COO − + H 3 O + Διάσταση CH 3 COOΝα: CH 3 COOΝα → CH 3 COO − + Να + Το διάλυμα περιέχει το ασθενές οξύ CH 3 COOH με συγκέντρωση περίπου ίση με την αρχική 0,1 Μ και τη συζυγή του βάση CH 3 COO − με συγκέντρωση περίπου ίση 0,1 Μ που οφείλεται στη διάσταση του CH 3 COONα Έλεγχος προσεγγίσεων: Μπορεί να εφαρμοστεί η εξίσωση Henderson-Hasselbalch, οπότε έχουμε: Κων/νος Θέος,

10 Β. Πόσο μεταβάλλεται το pH του ρ.δ. όταν προσθέσουμε 0,01 mol ΗC ℓ σε 1 L του ρυθμιστικού δ/τος (χωρίς μεταβολή του όγκου); Σε 1 L του ρυθμιστικού διαλύματος περιέχονται 0,1 mol CH 3 COOH και 0,1 mol CH 3 COOΝα. Όταν προστεθούν 0,01 mol HC ℓ γίνεται η αντίδραση: HC ℓ + CH 3 COOΝα → ΝαC ℓ + CH 3 COOH από 0,01 mol 0,01 mol σχημ. 0,01 mol 0,01 mol Το τελικό διάλυμα περιέχει: 0,1 + 0,01 = 0,11 mol ή 0,11/1 = 0,11 Μ CH 3 COOH 0,1 – 0,01 = 0,09 mol ή 0,09/1 = 0,09 Μ CH 3 COOΝα Μπορεί να εφαρμοστεί η εξίσωση Henderson-Hasselbalch, οπότε έχουμε: Κων/νος Θέος, Το pH μεταβάλλεται: 4,913-5 = -0,087 (σχεδόν καθόλου) Μεταβολή pH ρ.δ. με προσθήκη καθαράς ουσίας

11 Γ. Πόσο μεταβάλλεται το pH του ρ.δ. όταν προσθέσουμε 100 mL διαλύματος ΝαΟΗ 0,02 Μ σε 100 mL του ρυθμιστικού δ/τος; Σε 0,1 L του ρυθμιστικού διαλύματος περιέχονται 0,01 mol CH 3 COOH και 0,01 mol CH 3 COOΝα. Σε 0,1 L δ/τος NαOH 0,02 M περιέχονται 0,002 mol ΝαΟΗ Γίνεται η αντίδραση: ΝαΟΗ + CH 3 COOΗ → Η 2 Ο + CH 3 COOΝα από 0,002 mol 0,002 mol σχημ. 0,002 mol Το τελικό διάλυμα περιέχει: 0,01 - 0,002 = 0,008 mol ή 0,008/0,2 = 0,04 Μ CH 3 COOH 0,01 + 0,002 = 0,012 mol ή 0,012/0,2 = 0,06 Μ CH 3 COOΝα Μπορεί να εφαρμοστεί η εξίσωση Henderson-Hasselbalch, οπότε έχουμε: Κων/νος Θέος, Το pH μεταβάλλεται: 4,913-5 = -0,087 (σχεδόν καθόλου) Μεταβολή pH ρ.δ. με προσθήκη διαλύματος

12 Δ. Πόσο μεταβάλλεται το pH του ρ.δ. όταν προσθέσουμε 100 mL νερό σε 100 mL του ρυθμιστικού δ/τος διαλύματος Σε 0,1 L του ρυθμιστικού διαλύματος περιέχονται 0,01 mol CH 3 COOH και 0,01 mol CH 3 COOΝα. Προσθέτοντας 100 mL νερό ο όγκος διπλασιάζεται και οι συγκεντρώσεις γίνονται οι μισές. C (CH 3 COOH) = 0,05 M = C (CH 3 COONα) Μπορεί να εφαρμοστεί η εξίσωση Henderson-Hasselbalch, οπότε έχουμε: Το pH δε μεταβάλλεται. Μεταβολή του pH ρ.δ. με αραίωση Ε. Πόσο μεταβάλλεται το pH του ρ.δ. όταν προσθέσουμε άπειρη ποσότητα νερού σε 1 L του ρυθμιστικού διαλύματος; Όταν αραιώσουμε το ρυθμιστικό διάλυμα με άπειρη ποσότητα νερού, μειώνονται πολύ οι συγκεντρώσεις των συστατικών του και δεν ισχύουν οι προσεγγίσεις. Ο ιοντισμός του νερού λαμβάνεται υπόψη και το pH τείνει προς το 7. Επιστροφή στο μενού

13 Κων/νος Θέος,

14 Πρωτολυτικοί δείκτες Σε μερικά πολύ ασθενή οξέα, τα συμβολίζουμε ΗΔ, το μόριο ΗΔ έχει διαφορετικό χρώμα από το ιόν Δ –. Ο ιοντισμός τους εκφράζεται με την ισορροπία: ΗΔ (aq) + H 2 O (ℓ) ⇋ Δ − (aq) + Η 3 O + (aq) Κων/νος Θέος, Σε πιο όξινο διάλυμα η ισορροπία μετατοπίζεται προς τ’ αριστερά προς όφελος του όξινου χρώματος, ενώ σε πιο βασικό διαλυμα προς τα δεξιά προς όφελος του βασικού χρώματος. Το χρώμα των μορίων ΗΔ επικρατεί όταν [ΗΔ] > 10[Δ - ] πράγμα που ισχύει για: Το χρώμα των ιόντων Δ - επικρατεί όταν [Δ - ] > 10[ΗΔ] πράγμα που ισχύει γιά: Ένα τέτοιο οξύ μπορεί να δείξει το pH του διαλύματος και λέγεται πρωτολυτικός δείκτης.

15 Κων/νος Θέος, Ογκομέτρηση εξουδετέρωσης

16 Κων/νος Θέος, Μια πειραματική διαδικασία με την οποία προσδιορίζουμε την άγνωστη συγκέντρωση διαλύματος (ογκομετρούμενο διάλυμα) ουσίας (Α). Χρησιμοποιούμε διάλυμα γνωστής συγκέντρωσης (πρότυπο διάλυμα) το οποίο περιέχει διαλυμένη ουσία (Β) που αντιδρά με την ουσία (Α). Μετράμε πειραματικά τον όγκο του πρότυπου διαλύματος που απαιτείται για να αντιδράσει πλήρως με την ουσία (Α). Ορίζουμε ως ισοδύναμο σημείο της ογκομέτρησης, το σημείο που αντιδρά πλήρως η ουσία (Α) με την ουσία (Β). Χρησιμοποιούμε κατάλληλο δείκτη που αλλάζει χρώμα σε pH γύρω από το ισοδύναμο σημείο. Όταν γίνει η αλλαγή του χρώματος διακόπτουμε την ογκομέτρηση. Το σημείο αυτό λέγεται τελικό σημείο. Προσπαθούμε το τελικό σημείο να ταυτίζεται με το ισοδύναμο σημείο. Μετά υπολογίζουμε στοιχειομετρικά την άγνωστη συγκέντρωση.

17 Ογκομέτρηση εξουδετέρωσης Ο κλάδος της ογκομέτρησης που χρησιμοποιεί πρότυπο διάλυμα ενός οξέος λέγεται οξυμετρία και ο κλάδος που χρησιμοποιεί πρότυπο διάλυμα μιας βάσης λέγεται αλκαλιμετρία. Κων/νος Θέος, Κατά την διάρκεια της ογκομέτρησης μεταβάλλεται συνεχώς το pH του διαλύματος διότι πραγματοποιείται αντίδραση εξουδετέρωσης. Η γραφική παράσταση του pH σε συνάρτηση με τον όγκο του προστιθέμενου πρότυπου διαλύματος λέγεται καμπύλη ογκομέτρησης, ακολουθεί ένα παράδειγμα οξυμετρίας. Με τη βοήθεια της καμπύλης επιλέγουμε το δείκτη, ώστε να αλλάζει χρώμα στην περιοχή που η καμπύλη είναι κατακόρυφη. Τότε το ισοδύναμο σημείο προσεγγίζει το τελικό σημείο κι έχουμε μεγάλη ακρίβεια.

18 Ογκομέτρηση εξουδετέρωσης Ογκομέτρηση ισχυρής βάσης με πρότυπο διάλυμα ισχυρού οξέος. Στο ισοδύναμο σημείο υπάρχει άλας και το pH = 7. Κων/νος Θέος, Ογκομέτρηση ισχυρού οξέος με πρότυπο διάλυμα ισχυρής βάσης. Στο ισοδύναμο σημείο υπάρχει άλας και το pH = 7.

19 Ογκομέτρηση εξουδετέρωσης Ογκομέτρηση ασθενούς βάσης με πρότυπο διάλυμα ισχυρού οξέος. Στο ισοδύναμο σημείο υπάρχει άλας και το pH < 7. Κων/νος Θέος, Ογκομέτρηση ασθενούς οξέος με πρότυπο διάλυμα ισχυρής βάσης. Στο ισοδύναμο σημείο υπάρχει άλας και το pH > 7. Στο σημείο Α υπάρχει μόνο η βάση (αρχικό διάλυμα), στο σημείο Β υπάρχει ρ.δ. της βάσης που έχει περισσέψει και του άλατος που σχηματίστηκε, το C είναι το Ι.Σ., και στο D υπάρχει το άλας και η περίσσεια του οξέος. Στο διάγραμμα εμφανίζεται διαφορά μεταξύ ισοδύναμου και τελικού σημείου. Το pH στο Ι.Σ. είναι ίσο με την pKα του οξέος.

20 Κων/νος Θέος,

21 Ογκομέτρηση Α. Ογκομετρούμε 500 mL υδατικού διαλύματος Δ 1 CH 3 COOH με πρότυπο υδατικό διάλυμα Δ 2 ΝαΟΗ 0,2 Μ παρουσία δείκτη ΗΔ. Όταν έχουμε προσθέσει 500 mL από το πρότυπο διάλυμα ο δείκτης αλλάζει χρώμα. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση του διαλύματος Δ 1, και το pH στο Ι.Σ. Δίνεται Κ α (CH 3 COOH) = 10 −5, K w = Σε 500 mL του πρότυπου δ/τος περιέχονται: n = C·V = 0,2·0,5 = 0,1 mol ΝαΟΗ Αντίδραση εξουδετέρωσης: ΝαΟΗ + CH 3 COOΗ → CH 3 COOΝα + Η 2 Ο Τα 0,1 mol NαΟΗ αντιδρούν με 0,1 mol CH 3 COOH (που περιέχονται στο ογκομετρούμενο διάλυμα) και παράγονται 0,1 mol CH 3 COOΝα Στο Ι.Σ. υπάρχει μόνο CH 3 COONα και το διάλυμα έχει όγκο V = 0,5 L + 0,5 L = 1 L και συγκέντρωση: Το ογκομετρούμενο διάλυμα έχει συγκέντρωση: Κων/νος Θέος, Το άλας διίσταται: CH 3 COONα → CH 3 COO - + Nα + 0,1 M 0,1 M 0,1 M Το ανιόν CH 3 COOH - είναι συζυγής βάση του ασθενούς οξέος CH 3 COOH με σταθερά ιοντισμού: Αντιδρά με το νερό σύμφωνα με την ισορροπία: Αρχική0,1 M Ιοντίζ. - Σχημ.xx M Ιοντική ισορροπία(0,1-x) Mx M Στο Ι.Σ. pΟH =, οπότε σε 25 °C το pH = 9

22 Ογκομέτρηση Β. Ποιος από τους παρακάτω δείκτες μπορεί να είναι ο δείκτης ΗΔ; Βρωμοκρεζόλη (περιοχή αλλαγής χρώματος pH: (4-6) Φαινολοφθαλεΐνη (περιοχή αλλαγής χρώματος pH: (8,3-10,1); Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Θα επιλέξουμε την βρωμοκρεζόλη διότι αλλάζει χρώμα στην περιοχή pH: 4 έως 6 που περιλαμβάνει το ισοδύναμο σημείο. Επιστροφή στο μενού


Κατέβασμα ppt "Κων/νος Θέος, 2 ο κεφάλαιο Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης Γ΄ Λυκείου ρυθμιστικά διαλύματα άσκηση στα ρυθμιστικά."

Παρόμοιες παρουσιάσεις


Διαφημίσεις Google