ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥΚΕΦ.2.Ζ: ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ (α) ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ είναι διαλύματα συζυγών ζευγών ΗΑ, Α - (ή Β, ΗΒ + ) που διατηρούν το pH τους πρακτικά αμετάβλητο όταν προστεθούν σ’ αυτά «μικρές» ποσότητες ισχυρών οξέων ή βάσεων, ή όταν αραιωθούν μέσα σε κάποια όρια. (δείτε το σχετικό Video)(δείτε το σχετικό Video) Πως μπορεί να δημιουργηθεί ένα ρυθμιστικό διάλυμα. 1)Με διάλυση σε νερό ασθενούς οξέος και της συζυγούς του βάσης. (Π.χ. Νερό + HCN + KCN) 2)Με μερική εξουδετέρωση ασθενούς οξέος (ή βάσης) από ισχυρή βάση (ή οξύ). (Π.χ. μετά από αντίδραση 2 mol CH 3 COOH με 1 mol NaOH) ΕΞΗΓΗΣΗ ΤΗΣ ΔΡΑΣΗΣ ΤΩΝ Ρ.Δ. Έστω Ρ.Δ. CH 3 COOH (ασθενές οξύ) – CH 3 COO - (συζυγής βάση) Α) Αν προστεθεί στο Ρ.Δ. ΙΣΧΥΡΟ ΟΞΥ (Η 3 Ο + ), τότε αυτό εξουδετερώνεται από την βάση του διαλύματος. CH 3 COO - + H 3 O +  CH 3 COOH + H 2 O B) Aν προστεθεί ισχυρή βάση (ΟΗ - ), τότε εξουδετερώνεται από το οξύ του διαλύματος. CH 3 COOH + OH -  CH 3 COO - + H 2 O 44.Aναγνωρίστε ποια από τα παρακάτω διαλύματα είναι ρυθμιστικά: ΗCOOH – HCOOK ……………….. NH 3 – NaOH ………………. NH 3 – NH 4 NO 3 ……………… HNO 3 – KNO 3 ………………. 45.Ποιες αντιδράσεις θα πραγματοποιηθούν αν στα Ρ.Δ. της πρώτης στήλης προστεθούν τα ισχυρά οξέα ή οι βάσεις της δεύτερης στήλης; HCOOH – HCOONaHI HCOOH – HCOONaNaOH NH 3 - NH 4 ClHCl NH 3 - NH 4 ClNaOH 46.Σε ποιες από τις παρακάτω αναμείξεις θα σχηματισθούν ρυθμιστικά διαλύματα; α) Νερό+0,2 mol CH 3 COOH + 0,2 mol NaOH. β) 500 mL διαλύματος NH 3 0,2M mL διαλύματος HCl 0,1M. γ) Νερό + ΝaHS + Na 2 S δ) Νερό + HCl + ΗCOOH Π.χ. Ρυθμιστικά διαλύματα είναι διαλύματα που περιέχουν: Α) CH 3 COOH – CH 3 COONa (ασθενές οξύ)-(συζυγής βάση) B) NH 3 - NH 4 Cl (ασθ. Βάση)-(συζυγές οξύ)

ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥΚΕΦ.2.Ζ: ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ (β) ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ pΗ ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΟΥ ΔΙΑΛΥΜΑΤΟΣ Αραιώνοντας με νερό ένα ρυθμιστικό διάλυμα ΗΑ-Α -, ο λόγος C Α -/C HA παραμένει σταθερός για «λογικές» αραιώσεις, με αποτέλεσμα το pH να παραμένει πρακτικά αμετάβλητο. 47.1) Το pH ρυθμιστικού διαλύματος CH 3 COOH 1M, CH 3 COONa 1M είναι ίσο με:α) 3, β) 5, γ) 7, δ) 9, ε) 11. (Δίνεται Κα=10 -5 ) 2) Σε διάλυμα που περιέχει 2 mol CH 3 COOH για να γίνει ρυθμιστικό πρέπει να προσθέσουμε: α) 2 mol HCl, β) 2 mol NaOH, γ) 1 mol NaOH, δ) 4 mol NaOH. 48.Πόσα γραμμάρια NH 4 Cl πρέπει να προσθέσουμε σε 500 mL διαλύματος ΝΗ 3 0,1Μ, δίχως να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος, για να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα με pH=9; Για την ΝΗ 3 Kb= Πόσα mL διαλύματος HCl 0,9M πρέπει να προστεθούν σε 200 mL διαλύματος ΝΗ 3 0,45Μ, προκειμένου να σχηματισθεί ρυθμιστικό διάλυμα με pH=9; Για την ΝΗ 3 Κb= Εφ΄ όσον ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις (Ka/C<0,01 ή α<0,1), το pH ρυθμιστικού διαλύματος ΗΑ – Α- προσδιορίζεται από την εξίσωση Henderson-Hasselbalch). Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί και η σχέση: Στο διπλανό σχήμα φαίνεται καθαρά η αντοχή του ρυθμιστικού διαλύματος στη μεταβολή του pH. Η φιάλη που περιέχει Ρ.Δ. διατηρεί το pΗ της με τη προσθήκη ισχυρού οξέος ενώ η διπλανή αλλάζει σημαντικά το pH κάτι που φαίνεται με τη χρωματική αλλαγή του δείκτη. To αίμα διατηρεί σταθερό pH ίσο με 7,4, χάρις στην παρουσία ρυθμιστικών διαλυμάτων σ’ αυτό.

ΧΗΜΕΙΑ Γ’ ΛΥΚΕΙΟΥΚΕΦ.2.Ζ: ΡΥΘΜΙΣΤΙΚΑ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ (γ) ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ Στα Ρ.Δ. υπάρχει ουσιαστικά ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΚΟΙΝΟΥ ΙΟΝΤΟΣ. Κάθε περίπτωση όμως Ε.Κ.Ι.δεν αποτελεί οπωσδήποτε ρυθμιστικό διάλυμα. (Π.χ. διάλυμα ΝΗ 3 – ΝαΟΗ δεν θεωρείται ρυθμιστικό διάλυμα) 50.Να αντιστοιχίσετε τα διαλύματα της στήλης Α με τις τιμές pH της στήλης Β.(Δίνονται:Ka(HA)=10 -4, Kb(NH 3 )=10 -5, Kw= ) A-..,B-,Γ-.., Δ-.., Ε-.., Ζ-… 51.Με ποια αναλογία όγκων πρέπει να αναμειχθούν διάλυμα CH 3 COOH 1M και διάλυμα CH 3 COONa 0,5M για να προκύψει ρυθμιστικό διάλυμα με pH=5; Δίνεται η σταθερά ιοντισμού του οξέος Ka= Πόσα mol ΝΗ 3 πρέπει να διαλυθούν σε 500 mL διαλύματος ΗCl 0,5M δίχως μεταβολή όγκου για να παρασκευασθεί ρυθμιστικό διάλυμα με pH=9; Κb(NH 3 )=10 -5 Ένα διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ, αν και περιέχει τις δύο συζυγιακές μορφές ΗΑ-Α -, εν τούτοις δεν είναι ρυθμιστικό, διότι τα ιόντα Α - δεν υπάρχουν εξ αρχής αλλά προέρχονται από τον ιοντισμό του ΗΑ και επομένως έχουν πολύ μικρή συγκέντρωση σε σχέση με την συγκέντρωση του ΗΑ. Σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα όμως οι δύο συζυγιακές μορφές ΗΑ και Α- υπάρχουν από την αρχή και συγκεντρώσεις τους δεν διαφέρουν σημαντικά (Αντίστοιχη παρατήρηση φυσικά ισχύει και για διάλυμα ασθενούς βάσης Β) Αν η ποσότητα του ισχυρού οξέος ή βάσης που προστίθεται σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα είναι μεγάλη, τότε το διάλυμα παύει να είναι ρυθμιστικό και το pH του θα μεταβληθεί σημαντικά. Αν η αραίωση ενός ρυθμιστικού διαλύματος είναι μεγάλη, τότε λόγω μεγάλης ελάττωσης των συγκεντρώσεων παύουν να ισχύουν οι γνωστές προσεγγίσεις (Το Ka/C γίνεται μεγαλύτερο του ) Επομένως η προσεγγιστική σχέση Henderson-Hasselbalch δεν ισχύει και το διάλυμα χάνει την ρυθμιστική του ικανότητα. AB Α:HA Mα 2 Β: NH 3 0,1M β 3 Γ: HNO M γ 9 Δ:HA 0,1M –NaA0,1Mδ 11 Ε: NH 3 1M–NH 4 Cl 1Mε 4 Ζ: NaOH Mζ 12 Όσο μεγαλύτερες είναι οι συγκεντρώσεις των συστατικών ενός Ρ.Δ. τόσο μεγαλύτερες ποσότητες ισχυρών οξέων ή βάσεων μπορεί να «απορροφήσει» δίχως να αλλάξει ουσιαστικά το pH του, έχει δηλαδή μεγάλη ρυθμιστική ικανότητα.