Post on 10-Sep-2019
HAPE-ALUS TASAKAAL
Teema nr 2
Tugevad happed◦ Tugevad happed on lahuses täielikult dissotiseerunud
◦ H+ sisaldus lahuses on võrdne happe analüütilise kontsentratsiooniga
◦ Nt HNO3 HCl H2SO4 (esimeses astmes)◦ pKa väärtused on negatiivsed
Nõrgad happed◦ Happed, mis dissotsieeruvad lahuses osaliselt◦ Nt CH3COOH, fenool ja paljud teised
◦ Nt äädikhappe lahuses on nii äädikhappe molekulid kui ka atsetaatioonid◦ Fenooli lahuses on nii fenooli molekulid kui ka fenolaatioonid jne
◦ pKa väärtused 0 - …. HCOOCHCOOHCH 33
Happega konjugeeritud alusHape
pKa ja pKb
◦ Äädikhappe dissotsiatsiooni kirjeldab dissotsatsioonikonstant:
◦ Atsetaatiooni, kui aluse, reaktsioonile veega
vastab konstant:
HCOOCHCOOHCH 33
COOHCH
COOCHHKa3
3
OHCOOHCHOHCOOCH 323
COOCH
OHCOOHCHKb3
3
a sõnast acid (ing k)
b sõnast base (ing k)
Analüütiline ja tasakaalulinekontsantratsioon◦ Mingi aine analüütiline kontsentratsioon lahuses näitab, milline kogus seda ainet on
lahusele lisatud või muul moel sinna jõudnud)◦ Aga aine ei pruugi seal olla sellel kujul, nagu ta lisati◦ Tähitsame tähega „c“
◦ Mingi osakese tasakaaluline kontsentratsioon lahuses väljendab selle konkreetseosakese sisaldust selles lahuses◦ Tähistame [osake]
◦ Näide:◦ Lisades veele CH3COOH ta osaliselt jääb CH3COOH kujule ja osaliselt ioniseerub andes
CH3COO–
◦ c(CH3COOH) = [CH3COOH] + [CH3COO-]
pH
◦ Tugevate hapete puhul
◦ On kasutuses ka mõiste
◦ Vesikeskkonnas
◦ NB! Selles kursuses me tegeleme lahjade lahustega ning eeldame, et γ≈1
HpH log
HClcHpH
HClHClcloglog
autopKlahustipOHpH
OHpOH_
log
14 pOHpH
Nõrga happe lahuse pH◦ Vaatleme äädikhappe näitel
◦ Kuna x mol äädikhappe dissotsiatsioonil tekib x mol atsetaati ja x mol prootoneid, siis:(1)
◦ Äädikhappe analüütilise kontsentratsiooni saab siduda tasakaaluliste kontsentratsioonidega
◦ Asendades (1) ja (2) dissotsiatsioonikonstandi avaldisse:
◦ Jääb ruutvõrrandi lahendamine
COOHCH
COOCHHK
HCOOCHCOOHCH
a3
3
33
HCOOCH 3
HCOOHCHcCOOHCH
COOHCHHCOOHCHCOOCHCOOHCHc
33
3333
23
33
3
HHCOOHCHcK
HCOOHCHcHH
COOHCHCOOCHHK
a
a
(2)
Nõrga aluse lahuse pH◦ Vaatleme ammoniaagi näitel
◦ Kuna x mol ammoniaaki reageerib veega tekib x mol ammoonium ioone ja x molhüdroksiidioone, siis:
◦ Äädikhappe analüütilise kontsentratsiooni saab siduda tasakaaluliste kontsentratsioonidega
◦ Asendades (1) ja (2) dissotsiatsioonikonstandi avaldisse:
34
423
NHOHNHK
OHNHOHNH
b
OHNHcNH
OHNHNHNHNHc
33
3433
pOHpHpOHOH
OHOHNHcK
OHNHcOHOH
NHOHNHK
b
b
14......
23
33
4
OHNH 4
Keskkonna dissotsiatsioon◦ Vesi on protoonne solvent, seega võivad ka tema autoprotolüüsist tekivad prootonid
mõjutada lahuses olevat prootonite üldhulka
◦ Vee autoprotolüüsi pole tarvis arvestada kui
◦ Seejuures kummagi prootonite „allika“ suurusjärku on võimalik hinnata:
OHHOH 2
üüsistautoprotolveeioonistdissotsatshappe HH __
2/1
_
2/1_
wüüsistautoprotolvee
ahapeioonistdissotsatshappe
KH
KcH
Soolade hüdrolüüs◦ Naatrium atsetaat dissotseerub täielikult ning atsetaatioonid hüdrolüüsuvad osaliselt:
◦ Hüdrolüüsil tekkiva äädikhappe ja hürdroksiidioonide hulk on võrdne
◦ Tehes vastavad asendused Kb valemisse saame:
◦ Jääb lahendada ruutvõrrand
OHCOOHCHOHCOOCH 323
COOHCHCOOCHcsool 33
OHCOOHCH 3
COOCH
OHCOOHCHKb
3
3
OHcOH
COOCHOHCOOHCH
Ksool
b
2
3
3
Dissotsatsiooniaste◦ Ühealuselise happe HA jaoks:
◦ Kahealuselise happe H2A jaoks:
AHAA
cA
HA
22
22
2
22
1
2
2
AHAAHA
cA
AHAAHHA
cHA
AH
AH
Arvuliselt saame leida
2
211
221
22
22
2
2211
1
22
1
2211
22
220
1
1
1
1
2
2
2
HKK
HK
HKK
AHAAHA
cA
HKK
HK
HK
AHAAHHA
cHA
HKK
HKAHAAH
AHc
AH
AH
AH
AH
Puhverlahused◦ Lahused, mille on võime pH-d säilitada hapete-aluste lisamisel
◦ Nõrga happe ja tema soola lahus◦ Nõrga aluse ja tema soola lahus
◦ Puhverdusala on pH vahemikus: pKa±1
Näiteks◦ Oletame, et meil on atsetaatpuhver:
◦ Lahuses on CH3COOH ja CH3COO-
◦ Happe lisamisel:
◦ Aluse lisamisel:
COOHCHHCOOCH 33
OHCOOCHOHCOOHCH 233
Puhverlahuse pH arvutamine◦ Lähtume dissotsatsioonikonstandi avaldisest:
◦ Miinuslogaritmimisel saame:
◦ Viimast nimetatakse puhvarlahuse valemiks
COOHCH
COOCHHKa
3
3
hape
soola
hape
soola
a
cc
pKpH
cc
pHpK
COOHCHCOOCH
HK
log
log
logloglog3
3