HEMIJSKA KINETIKA Kinetika i...
Transcript of HEMIJSKA KINETIKA Kinetika i...
DCk 11
11
BAk11
A + B C + Dk1
k-1
DCkBAk 11
Kk
k
BA
DC
1
1
HEMIJSKA KINETIKA Kinetika i ravnoteža
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
A + B C + Dk1
k-1
Kk
k
BA
DC
1
1
K > 1, k1 > k-1 K < 1, k1 < k-1
Guldberg i Waage (1867) Zakon o dejstvu masa
HEMIJSKA KINETIKA Kinetika i ravnoteža
MEDICINSKA BIOHEMIJA SA HEMIJOM (OPŠTI I NEORGANSKI DIO) MEDICINA OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
• K>>1, dominira direktna reakcija, ravnoteža pomjerena ka proizvodima reakcije
• K<<1, dominira povratna reakcija, ravnoteža je pomjerena ka reaktantima
HEMIJSKA RAVNOTEŽA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
Jake kiseline
Slabe kiseline
Zanemarljiva kiselost
Zanemarljiva baznost
Slabe baze
Jake baze
Raste jačin
a baza
Ras
te ja
čin
a ki
selin
a
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
Jake kiseline
Slabe kiseline
Zanemarljiva kiselost
Zanemarljiva baznost
Slabe baze
Jake baze
Raste jačin
a baza
Ras
te ja
čin
a ki
selin
a
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
Jake kiseline
Slabe kiseline
Zanemarljiva kiselost
Zanemarljiva baznost
Slabe baze
Jake baze
Raste jačin
a baza
Ras
te ja
čin
a ki
selin
a
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
HCl HBr HI HNO3 HClO3
HClO4 H2SO4
pH=-log [H+]
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
𝐾𝑎 =𝐻3𝑂
+ 𝐴−
𝐻𝐴
𝐾𝑎 =𝐻+ 𝐴−
𝐻𝐴
𝑝𝐻 = −log 𝐻+
𝑝𝐾𝑎 = −log 𝐾𝑎
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
Jaka kiselina Slaba kiselina
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Natrijum Hlor
K
𝑝𝐾𝑎 = 4.3𝑝𝐾𝑎 = 2.7𝑝𝐾𝑎 = 1.2
Date vrijednosti pK odgovaraju kiselinama različitih jačina. Koja kiselina je je najjača?
𝒑𝑲𝒂 = 𝟏. 𝟐
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
𝐾 =𝐵𝐻+ 𝑂𝐻−
𝐵 𝐻2𝑂
𝐾𝑏 = 𝐾 𝐻2𝑂 =𝐵𝐻+ 𝑂𝐻−
𝐵
b bpK log K
a b wpK pK pK
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
𝐾𝑎 =𝐻3𝑂
+ 2
𝑐𝑎 − 𝐻3𝑂+
𝐻3𝑂+ = −
1
2𝐾𝑎 +
1
2𝐾2
𝑎 − 4𝐾𝑎𝑐𝑎
Ako je 𝑐𝑎 < 0,005M K > 10-5
𝐾𝑎 =𝐻3𝑂
+ 2
𝑐𝑎
𝐻3𝑂+ = 𝐾𝑎 ⋅ 𝑐𝑎
Ako je 𝑐𝑎 > 0,005M 10-7<K <10-5
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
𝑂𝐻− = 𝐾𝑏 ⋅ 𝑐𝑏
𝐻3𝑂+ =
𝐾2𝑤
𝐾𝑏𝑐𝑏
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K1 = 7,5 x10-3
K2 = 6,3 x10-8
K3 = 1,3 x10-12
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
K1,a≫K2,a
,a aH O K c3 1
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
neutralizacija
Hidroliza je reakcija jona soli sa vodom - nastaje slabo disosovano jedinjenje (slaba kiselina ili baza) i menja se pH vrednost rastvora
Jake konjugovane baza i jake konjugovane kiseline u vodenom rastvoru hidrolizuju
Slabe konjugovane baza i slabe konjugovane kiseline u vodenom rastvoru ne hidrolizuju
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Jaka konjugovana
baza
HCN
pH > 7
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Jaka konjugovana
kiselina
NH3
pH < 7
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
neutralizacija
Slaba konjugovana kiseline
ne hidrolizuje Slaba konjugovana baza
ne hidrolizuje
pH = 7
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza soli jakih kiselina i jakih baza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
neutralizacija
hidroliza
hidrolizuje
Jaka konjugovana
kiselina pH < 7
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza soli jakih kiselina i slabih baza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
][NH
]O][H[NHK
4
33)
4(NH
X
][
][
OH
OH Kw
)3(
1
]][[
][
4
3
NHKOHNH
NH
)3
(
)4(
NH
NH
K
KwK
b
katjonah
K
KwK )(
Kw = Kb x Kh
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Konstanta hidrolize katjona
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
[NH3] = [H3O+]
[NH4+] = csoli
Csoli
]O[H
][NH
]O][H[NHK
2
3
4
33)
4(NH
[H3O+]2 = K(NH4
+) csoli
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI pH u rastvorima soli kod kojih hidrolizuje katjon
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
solib
soli
cK
K]O[H
cK]O[H
3
3
w
h
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
neutralizacija
hidroliza
hidrolizuje
Jaka konjugovana
baza pH > 7
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza soli slabih kiselina i jakih baza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
X ][
][
3
3
OH
OHKw
Kw = Ka x Kh
]COO[CH
]COOH][OH[CHK
-
3
-
3)
-COO
3(CH
)3
(
1
]][[
][
33
3
COOHCHKOHCOOCH
COOHCH
)3
(
)3
(
COOHCH
COOCH
K
KwK
Ka
KwK anjonah )(
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Konstanta hidrolize anjona
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
[CH3COOH] = [OH-]
[CH3COO-] =csoli
[OH-]2 = K(CH3COO-) csoli
soli
2[OH ]
c
-(CH COO )
3
-
3
-3
[CH COOH][OH ]K
[CH COO ]
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI pH u rastvorima soli kod kojih hidrolizuje anjon
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
soli
soli
cKa
K][OH
cK][OH
w
h
RAVNOTEŽE U RASTVORIMA KISELINA I BAZA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Izračunati pH vrednost u rastvoru natrijum-acetata koncentracije 0,1 mol/dm3. K(CH3COOH) = 1,8 x 10-10
36
5
14
/1045,71,0108,1
101wdmmol
solic
Ka
K][OH
pOH = -log[OH] = -log(7,45 x10-6) = 5,13
pH = 14 – pOH = 14 - 5,13 = 8,87
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
neutralizacija
hidroliza
pH = ?
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza soli slabih kiselina i slabih baza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
]][4[
]][[ 4
CNNH
HCNOHNHKh
]][[
]][[
3
3
OHOH
OHOHx
ba
wh
KK
KK
K(hidrolize anjona) > K(hidrolize katjona)
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza soli slabih kiselina i slabih baza
[OH-] < [H3O+] rastvor reaguje kiselo
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
]][4[
]][[ 4
CNNH
HCNOHNHKh
]][[
]][[
3
3
OHOH
OHOHx
ba
wh
KK
KK
K(hidrolize anjona) < K(hidrolize katjona)
[OH-] > [H3O+] rastvor reaguje bazno
RAVNOTEŽE U VODENIM RASTVORIMA SOLI Hidroliza soli slabih kiselina i slabih baza
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K(NH3) =1,8 x 10-5
K(HCN) =7,9 x 10-10
10
5
14
1056,5108,1
101
( )3
)4
(
NH
wNH
K
KK
5
10
14
1027,1109,7
101
)()(
HCN
wCN
K
KK
K(CN-) > K(NH4+) rastvor reagije bazno
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
K(CH3COOH) = K(NH3) = 1,8 x 10-5
K(CH3COO-) = K(NH4+) pH = 7
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
BaSO4(s)
Ba2+SO4
2- rastvoreni
BaSO4 → Ba2+ + SO42-
nerastvoreni
BaSO4
RAVNOTEŽE U HETEROGENIM SISTEMIMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
v1 = k1[BaSO4(s)]
v2 = k2[Ba2+][SO42-]
v1 = v2
k1[BaSO4(s)] = k2[Ba2+][SO42-]
][
]][[
)(4
2
4
2
2
1
sBaSO
SOBa
k
kKr
konstanta ravnoteže
RAVNOTEŽE U HETEROGENIM SISTEMIMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
[BaSO4(s)] - konstantna
Kr [BaSO4(s)] = [Ba2+][SO42-]
Ks - proizvod rastvorljivosti
Ks = [Ba2+][SO42-]
RAVNOTEŽE U HETEROGENIM SISTEMIMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Ks = [M+]x[A-]y
RAVNOTEŽE U HETEROGENIM SISTEMIMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Šta je rastvorljivost?
S mol se rastvara xS mol yS mol
[M+]= xS [A-]= yS
Ks = [M+]x[A-]y = (xS)x(yS)y
)( yxyx
s
yx
KS
RAVNOTEŽE U HETEROGENIM SISTEMIMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Proizvod rastvorljivosti AgCl je 1,8 x 10-10. Izračunati rastvorljivost ove soli u mol/dm3 i mg/dm3. Ar(Ag) = 107,8; Ar(Cl) = 35,5.
Ks(AgCl) = 1,8 x 10-10
Ks(AgCl) = [Ag+][Cl-]
[Ag+]= S [Cl-]= S
Ks(AgCl) = [Ag+][Cl-] = S x S = S2
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Mr(AgCl) = 143,3
1 mol AgCl : 143,3 g = 1,34 x 10-5 mol : X
X = 0,00192 g/dm3 AgCl
X = 1,92 mg/dm3 AgCl
3
510 1034,1108,1dm
molKS s
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
UTICAJ ZAJEDNIČKOG JONA NA RASTVORLJIVOST TEŠKO RASTVORNIH SOLI
RAVNOTEŽE U HETEROGENIM SISTEMIMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Izračunati rastvorljivost PbI2 u čistoj vodi i u 0,01 mol/dm3 rastvoru NaI. Ks(PbI2) = 7,1 x 10-9.
Ks(PbI2) = [Pb2+][I-]2 = S x (2S)2 [Pb2+]= S
[I-]= 2S Ks(PbI2) = 4S3
3
33
9
3 1021,14
101,7
4 dm
molKS
s
U vodi
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
NaI → Na+ + I-
[I-] = 0,01 mol/dm3
[I-](NaI) >> [I-](PbI2)
Ks(PbI2) = [Pb2+][I-]2 = S x (0,01)2
3
5
4
9
2101,7
101
101,7
)01,0( dm
molKS
s
S(H2O) > S(NaI)
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Izračunati rastvorljivost Fe(OH)2 u čistoj vodi i u rastvoru FeCl2 koncentracije 0,2 mol/dm3. Ks(Fe(OH)2) = 1 x 10-15.
Ks(Fe(OH)2) = [Fe2+][OH-]2 = S x (2S)2 = 4S3
[Fe2+]= S [OH-]= 2S
U vodi 3
6315
3 103,64
101
4 dm
molKS
s
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
[Fe2+] = 0,2 mol/dm3
[Fe2+](FeCl2) >> [Fe2+](Fe(OH)2)
Ks(Fe(OH)2) = [Fe2+][OH-]2 = 0,2 x (2S)2 = 0,8S2
3
815
1054,38,0
101
dm
molS
u 0,2 mol/dm3 FeCl2
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Uslov za taloženje teško rastvornog elektrolita
[M+]x[A-]y > Ks
[M+]x[A-]y < Ks Ne gradi se talog
RAVNOTEŽE U HETEROGENIM SISTEMIMA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
U 50 cm3 0,001 mol/dm3 rastvora HCl dodato je 450 cm3 0,0001 mol/dm3 rastvora AgNO3. Da li se izdvaja talog AgCl? Ks(AgCl) = 1,8 x 10-10.
Ks(AgCl) = [Ag+][Cl-]
HCl c1v1 = c2v2
50 x 0,001 = 500 x c2
c2 = 1 x 10-4 mol/dm3
[Cl-] = 1 x 10-4 mol/dm3
AgNO3
c1v1 = c2v2
450 x 0,0001 = 500 x c2
c2 = 9 x 10-5 mol/dm3
[Ag+] = 9 x 10-5 mol/dm3
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
[Ag+][Cl-] = 9 x 10-5 mol/dm3 x 1 x 10-4 mol/dm3
[Ag+][Cl-] = 9 x 10-9 > Ks
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Teško rastvorne soli:
Hloridi (Cl-): AgCl, Hg2Cl2, PbCl2, CuCl...
Sulfati (SO42-): PbSO4, BaSO4, SrSO4, CaSO4, Hg2SO4, Ag2SO4,....
Karbonati (CO32-): svi osim Na2CO3, K2CO3, (NH4)2CO3
Fosfati: svi neutralni fosfati osim Na3PO4, K3PO4, (NH4)3PO4
Sulfidi (S2-): svi osim sulfida alkalnih i zemnoalkalnih metala i
amonijum-sulfida
Nitrati (NO3-): svi nitrati su rastvorni u vodi
Acetati (CH3COO-): CH3COOAg , svo ostali acetati su rastvorni u vodi
Perhlorati (ClO4-): KClO4, svi ostali perhlorati su rastvorni u vodi
Bikarbonati (HCO3-): svi su rastvorni
Hlorati (ClO3-): svi su rastvorni
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA