Kyseliny a zásady Arrheniova teorie Arrheniova kyselina je látka která ve vodě poskytuje H + (H 3 O + ).

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Kyseliny a zásady Arrheniova teorie Arrheniova kyselina je látka která ve vodě poskytuje H + (H 3 O + )."

Roman Bílek
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 Kyseliny a zásady Arrheniova teorie Arrheniova je látka která ve vodě poskytuje ( 3 O ). Arrheniova zásada je látka která ve vodě poskytuje O -. Kyseliny a zásady teorie Brønsteda a Lowryho Kyselina podle Brønsteda je látka schopná poskytnout proton (= donor). Zásada podle Brønsteda je látka schopná přijmout proton (= akceptor). zásada zásada zásada konjugovaná konjugovaná zásada 1

Kyseliny a zásady teorie Brønsteda a Lowryho Kyselina podle Brønsteda je látka schopná

2 Konjugované páry V Brønsted Lowryho konceptu se zásada mění na svoji konjugovanou kyselinu a naopak, včetně změny acidobazických vlastností. Př.: Identifikujte každou z následujících částic jako kyselinu nebo jako zásadu a najděte k nim příslušné konjugovanéčástice: CO 3, CO2, F, 2 CO 3, PO 3 4 Amfoterní látky se mohou chovat buď jako kyseliny nebo jako zásady (např. 2 O): N 3(aq) 2O(l) N 4 (aq) 4 O (aq) N (aq) 2O(l) 3O (aq) N 3 (aq) Síla kyselin a zásad Stupeň disociace kyseliny na proton a konjugovanou zásadu záleží na relativní síle kyseliny a konjugované zásady: A(aq) 2O(l) O 3 (aq) A (aq) Silné kyseliny a zásady reagují (vyměňují proton) prakticky úplně, např.: Cl(aq) 2O(l) 3O (aq) Cl (aq) Silné kyseliny a zásady reagují za vzniku slabších konjugovaných zásad/kyselin. kyseliny ClO 4 2 SO 4 I Některé běžné silné kyseliny a zásady zásady LiO NaO KO Br Ca(O) 2 Cl Sr(O) 2 NO 3 Ba(O) 2 2

3 Relativní síla zásad Z relativní síly kyselin a konjugovaných zásad lze předpovědět směr acidobazické reakce. Př.: které z následujících částic spolu budou reagovat? NO 3 CN - nebo CN NO 3 F NO 3 nebo F - NO 3 ClO S 2- nebo S - ClO - Faktory ovlivňující sílu kyselin Binární kyseliny: Disociační energie vazby je nepřímo úměrná síle kyseliny. Disociační energie I a Br je nižší než pro F and Cl, proto jsou I a Br silnější kyseliny. Kyslíkaté kyseliny obsahují v molekule kromě kyslíku centrální atom nekovu, např. NO 3, ClO... Síla kyseliny je ovlivňována polaritou vazby O : Vyšší elektronegativita centrálního atomu zvyšuje polaritu vazby O a zvyšuje kyselost. Více kyslíků = vyšší polarita a kyselost. Př.: Odhadněte relativní kyselost IO, BrO a ClO. Př.: Ověřte tvrzení: ClO 4 je nejsilnější mezi kyslíkatými mi chlóru. 3

Disociační energie I a Br je nižší než pro F and Cl, proto jsou I a Br silnější kyseliny. Kyslíkaté kyseliny obsahují v molekule kromě kyslíku centrální atom nekovu, např. NO 3, ClO.

4 Autoprotolýza vody Voda reaguje zároveň jako a jako zásada: 2 O 2 O 3 O O. K w = [O ][ 3 O ] = 1.00 x V čisté vodě při pokojové teplotě [O ] = [ 3 O ] [ 3 O ] = 1 x 10 7 M (neutrální roztok) kyselý [ 3 O ] > 1.00x10 7 M neutrální [ 3 O ] = 1.00x10 7 M zásaditý [ 3 O ] < 1.00x10 7 M Ve vodných roztocích kyselin/zásad musí být zachována rovnovážná konstanta autoprotolýzy. Kyseliny/zásady pouze přidávají do vody 3 O nebo O. Př.: Koncentrace hydroxoniových iontů v kyselém roztoku byla 1.00x10 5 M. Jaká je koncentrace [O ]? Př.: Jaká je koncentrace hydroxoniových iontů v roztoku jednosytného hydroxidu o koncentraci 2.50x10 3 M? p p = log[ 3 O ] ❾ [ 3 O ] = 10 p kyselý p < 7.00 neutrální p = 7.00 zásaditý p > 7.00 [ 3 O ][O ] = 1.00x10 14 log{[ 3 O ][O ]} = log{1.00x10 14 } p po = pk a = Př.: Určete p roztoku kde [ 3 O ] = 5.40x10 6 M. Př.: Určete p roztoku kde [O ] = 3.33x10 3 M. Př.: Určete [ 3 O ] je-li p roztoku Každá veličina px je definována stejně jako p. Př.: Kolik je pca je-li [Ca 2 ] = 6.44x10-4 M? 4

00x10 7 M Ve vodných roztocích kyselin/zásad musí být zachována rovnovážná konstanta autoprotolýzy. Kyseliny/zásady pouze přidávají do vody 3 O nebo O. Př.

5 Měření p p papírky nasycené sloučeninou která mění barvu v prostředí o různém p, pouze indikativní. Barevné indikátory přidány do roztoku, mění barvu s p: In(aq) 2 O(l) 3 O (aq) In (aq) Př.: fenolftalein je v kyselém prostředí bezbarvý a v zásaditém prostředí růžový. p při kterém dochází ke změně barvy závisí na rovnovážné konstantě disociace indikátoru. Nejpřesnější měření p pomocí p metru: kombinace elektrod a voltmetru. p indikátory a p běžných tekutin 5

: fenolftalein je v kyselém prostředí bezbarvý a v zásaditém prostředí růžový.

6 Silné kyseliny a zásady Silná ve vodě kompletně disociuje na [ 3 O ] a příslušný aniont. Př.: Vypočítejte [ 3 O ], [O ] a [Cl ] pro M roztok Cl. Autoprotolýzu vody zanedbejte. Př.: Vypočítejte koncentraci obou iontů a p v roztoku NaO o koncentraci M. Př.: Kolik je p a [O ] v M roztoku Ba(O) 2. Koncentrace 3 O z autoprotolýzy vody je nízká vzhledem k množství 3 O z disociace silné kyseliny a obvykle se ve výpočtech zanedbává. Přesnější postup: [ O ] = [ O ] [ O ] 3 total 3 A 3 2O Druhý člen je zanedbatelný kromě případů kdy je koncentrace kyseliny velmi nízká. Ionizace slabých kyselin Slabé kyseliny disociují na ionty pouze částečně; stupeň disociace se experimentálně stanovuje nejčastěji měřením elektrické vodivosti. Disociační reakce probíhá do rovnovážného stavu: [ O ][A ] A(aq) O(l) O (aq) A (aq) K a = [A] Koncentraci hydroxoniového iontu lze určit ze známé rovnovážné konstanty. Relativní sílu slabých kyselin lze stanovit z hodnoty rovnovážné konstanty ionizační reakce. Vyšší disociační konstanta ❾ silnější Nižší disociační konstanta ❾ slabší Př.: Určete která z následujících kyselin je nejsilnější a která nejslabší: K a CN 4.9x10 10 COO 1.8x10 4 C 3 COO 1.8x10 5 F 3.5x10 4 6

Přesnější postup: [ O ] = [ O ] [ O ] 3 total 3 A 3 2O Druhý člen je zanedbatelný kromě případů kdy je koncentrace kyseliny velmi nízká.

7 Stupeň ionizace Stupeň nebo % ionizace jednoduše vyjadřuje sílu kyseliny: 100% ionizace silná. Stupeň ionizace slabých kyselin je nižší než 1 (méně než 100%). A(aq) 2 O(l) 3 O (aq) A (aq) počátek C A 0 0 rovnováha C A x x x x % ionizace = C 100% Př.: Určete stupeň ionizace M a M roztoků CN (K a = 4.9x10 10 ). Řešení: zapsat rovnovážnou konstantu, dosadit z bilance, řešit pro x, výsledek dosadit do výše uvedeného vztahu. Stupeň ionizace je vyšší u zředěnějších roztoků. A Slabé zásady Zachází se s nimi stejně jako se slabými mi, pouze se místo koncentrace protonu počítá [O ]. Obecná reakce zásad ve vodě: [B ][O ] B(aq) 2O(l) B (aq) O (aq) Kb = [B] Stupeň ionizace slabé zásady získáme opět z rovnovážné konstanty ionizační reakce: B(aq) 2 O(l) B (aq) O (aq) počátek C B 0 0 rovnováha C B x x x Protože C B je obvykle známé, můžeme bilanci dosadit do vztahu pro K b a získat x. Pozor: x = [O ], nikoli [ 3 O [B ][O ] ]. Kb = [B] Př.: Vypočítejte p 0.10 M roztoku N 3 (aq). x2 = CB x 7

Řešení: zapsat rovnovážnou konstantu, dosadit z bilance, řešit pro x, výsledek dosadit do výše uvedeného vztahu. Stupeň ionizace je vyšší u zředěnějších roztoků.

8 Dusíkaté báze Řada sloučenin které obsahují dusík jsou bazické, nejdůležitější skupinou jsou aminy. Většina aminů má volný elektronový pár který je možné využít pro vazbu s kyselým protonem. Vodíky v řadě aminů jsou nahrazeny uhlovodíkovými řetězci. R 2 N R 1 Vztah mezi K a a K b K a a K b konjugovaných párů jsou navzájem nepřímo úměrné. A(aq) 2O(l) 3O (aq) A (aq) A (aq) 2O(l) A(aq) 22O(l) [A ][ O ] K = 3 a [A] O (aq) [A][O ] K b = [A ] 3O (aq)o (aq) Kw = Ka Kb Nepřímá úměra vysvětluje proč jsou konjugované báze velmi slabých kyselin relativně silné a naopak. Př.: se znalostí K a kyselin v tabulce sestavte seznam jejich konjugovaných bází seřazený podle relativní síly. F COO ClO CN K a 3.5x x x x

R 2 N R 1 Vztah mezi K a a K b K a a K b konjugovaných párů jsou navzájem nepřímo úměrné.

9 9

10 Vícesytné kyseliny Některé kyseliny mohou v roztoku odštěpit více protonů, např. dvojsytné kyseliny 2 S a 2 SO 4 nebo trojsytná 3 PO 4. První proton se uvolňuje snadno, další mnohem obtížněji. K a1 K a2 K a3 3 PO 4 7.5x x x SO 3 1.5x x10 8 Rovnovážná konstanta ionizace do 2. stupně je typicky 10-5 krát menší než první ionizační konstanta. [ SO2 Př.: Určete p M roztoku 2 SO 3 a koncentraci 3 ]. Kyseliny a zásady Lewisova teorie Lewisova : akceptor elektronového páru Lewisova báze: donor elektronového páru N (aq) 2O(l) 3O (aq) N 3 (aq) 4 Lewisova definice je nejobecnější (ve srovnání s teoriemi Brønsteda a Arrhenia). Ag (aq) 2N (aq) Ag(N 3 3 ) 2 Př.: Určete Lewisovu kyselinu a bázi v reakci: N3 BF3 N3BF3 Určete Lewisovu kyselinu a bázi v reakci: Co 3 (aq) 6F (aq) [CoF 6 ] 3 10

11 Kyseliny a zásady srovnání Brønstedovy a Lewisovy teorie O - zásada N zásada F F B F O N N F B zásada Kyselina podle Brønsteda uvolňuje proton. Kyselina podle Lewise je akceptorem elektronového páru. F F N Antacidy a p v žaludku NaCO 3 (aq) Cl (aq) NaCl (aq) 2 O (l) CO 2 (g) Mg(O) 2 (s) 2Cl (aq) MgCl 2 (aq) 2 2 O (l) 11

Kyselina podle Lewise je akceptorem elektronového páru.

Podobné dokumenty

2.) heterogenní (různorodá) části rozeznatelné zrakem, min. 2 fáze, vel. č. >10 fázovém rozhraní

2.) heterogenní (různorodá) části rozeznatelné zrakem, min. 2 fáze, vel. č. >10 fázovém rozhraní Otázka: Roztoky Předmět: Biologie Přidal(a): Hans Taubermann ROZTOKY soustava = vymezená část prostoru oddělená skutečnými nebo myšlenými stěnami klasifikace soustav : podle počtu složek : 1.) CHČL (prvek