KİMYA II DERS NOTLARI - Kimmuh.com• Poliprotik asitler birden daha fazla iyonlaşabilen protona...

1

KİMYA II DERS NOTLARI

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN

Asit Baz TanımlarıAsit ve baz, değişik zamanlarda değişik şekillerde tanımlanmıştır.Bugün bu tanımların hepsi de kullanılmaktadır.Hangi tanımın en iyisi olduğu konusunda kesin bir kabul yoktur.

Arrhenius’a göreBronsted-Lowry’e göreLewis’e göre

Arrhenius’a göre

Asit ve bazlarla ilgili ilk tanımıArrhenius'un yaptığı tanımdır.Arhenius'a göre asit suda iyonlatığında H+ iyonu veren, baz ise OH- (hidroksit iyonu) iyonu veren maddelerdir.Buna göre HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH birer asit NaOH, KOH, Ca(OH)2, Al(OH)3 ise birer bazdır. Çünkü bu maddeler suda H+ veya OH- iyonu vererek iyonlaşır.

Yrd. Doç. Dr. Atilla EVCİN Afyonkarahisar Kocatepe Üniversitesi 2007


2

Bu sistem çok kullanışlı olmakla birlikte çok dar kapsamlıdır.Yalnız, yapısında H+ veya OH- bulunan maddeleri tanımlayabilmektedir.

Oysa, su içinden CO2 gaz geçirildiğinde çözelti asit özelliği göstermekte veya NH3 gaz geçirildiğinde çözelti baz özelliği göstermektedir. Bu nedenle. Arrhenius'untanımının biraz değiştirilerek su ile tepkimeye girdiğinde suyun hidrojen iyonu (H+) derişimini artıran maddelere asit, hidroksit iyonu (OH-) derişimini artıran maddelere de baz denir şeklinde ifade edilmesi uygun görülmüştür.Bu şekilde tanımlamaya çözücü sistemi veya genişletilmiş Arrhenius tanımı da denir.

Bu sisteme göre NH3, Na2S birer baz, CO2 ve AlCl3 ise birer asittir. Çünkü;

tepkimeleri gereğince suyun H+ ve OH- iyonu derişiminin artmasına neden olmaktadır.

Bronsted-Lowry’ye göre Asit ve bazlarla ilgili daha geniş bir tanım l923 yılında Danimarkalı Johannes Bronsted ve İngiliz ThomansLowry tarafından birbirinden bağımsız olarak hemen hemen aynı zamanlarda yapılmıştır.Bu nedenle kavram Bronsted- Lowry kavramı olarak alınır.Bronsted ve Lowry tarafından yapılan bu tanım yalnız sulu çözeltileri değil susuz çözeltileri de kapsar.Bu tanıma göre proton verebilen maddelere asit, proton alabilen maddelere ise baz denir.Bu tanımda asit veya baz bir iyon olabileceği gibi bir molekül de olabilir.



3

Örneğin; su ile hidroklorik asit arasındaki aşağıdaki iyonlaşma denkleminde

Hidroklorik asit proton veren, su ise bu protonu alan maddedir.Bu tanıma göre HCl bir asit H2O ise bir bazdır. Yukardaki dengenin soldan sağa doğru değil de sağdan sola doğru olduğu düşünülürse H3O+ hidrojen veren, Cl-ise bu hidrojeni alan maddedir. Bu durumda H3O+ bir asit, Cl- ise bir bazdır.

Bronsted - Lowry tanımına göre bir asitin iyonlaşmasıyla oluşan tür proton alma eğilimindedir.Bu tür, kendini oluşturan asitin eşlenik(konjuge) bazıadını alır.Örneğin; yukarıdaki iyonlaşma dengesinde HCl bir asit, Cl- ise onun eşlenik bazıdır.Aynı şekilde H2O bir baz, H3O+ ise onun eşlenik bazıdır.

Bronsted-Lowry kavramı Arrhenius'un tanımlayamadığıbirçok maddeyi de asit veya baz olarak tanımlar. Örneğin;

tepkimesinde NH3 bir bazdır. Çünkü bir proton almış ve NH4

+ iyonunu vermiştir. (Arrhenius'a göre de bir bazdır, çünkü suyun OH- derişimini artırmıştır)

Lewis ‘e göreAsit ve bazlarla ilgili bir başka tanım da Lewis tanımıdır.

Gilbert N.Lewis’in 1938 yılında yaptığı tanıma göre bir çift serbest elektronu bulunan ve bunu başka bir atom, molekül veya iyonla ortaklaşa kullanabilen maddeye baz,

bazın bir çift elektronunu alarak ortaklaşa kullanılabilen maddeye de asit denir.



4

Kısaca söylemek gerekirse Lewis tanımına göre bir kimyasal tepkime sırasında bir çift elektron veren baz bu elektronlar alan ise asittir. Örneğin;

Buna göre NH3 elektron çifti verdiği için baz, H+ ise bu elektronu aldığı için asittir.

eşitliğinde serbest elektronu bulunan OH- bir baz, bu elektronu alabilecek durumda olan H3O+ ise bir asittir.

serbest elektronlar bulunan azot nedeniyle trietilamin bir baz, dolmamış yörüngelerine bu elektronlar alabilecek durumda olan bor nedeniyle bortriklorür ise, bir asittir.

Suyun İyonlaşması

Eğer su zayıf bir elektrolitse, iyonlaşmasınasıl olur ?

H2O(s) ⇄ OH-(aq) + H+(aq)

25°C ‘de iyonların derişimleri 1.0 x 10-7 Mkadar çok küçüktür.

Ksu

Ksu: Sudaki H+ ve OH- derişimlerininçarpımıdır.Suyun iyonlaşma sabitidir.

143 100.1]][[ −−+ ×== OHOHKsu

Ksu

Asidik çözeltilerde H+ mi OH- mi daha fazladır ?

[H+] > [OH-] : asidik[OH-] > [H+] : bazik[OH-] = [H+] : nötral



5

Örnek1.5 M Ca(OH)2 çözeltisindeki H+ derişimini hesaplayınız.

Çözeltideki Ca(OH)2 ‘i meydana getiren nedir ?Ca(OH)2 Ca+ + 2OH-

OH- derişimini hesaplayabilir miyiz ?H+ derişimini bulabilmek için Ksu’yu kullanın

LmolOH

molmolOH

Lmol

10.3

Ca(OH)12

1Ca(OH)5.1

2

2−−

=×

M 0.3][OH =− 15-14

103.30.3101.0][ −×=

×=+H

Örnek1.0x10-4 M HNO3 çözeltisindeki H+ derişiminihesaplayınız.

Çözeltideki HNO3‘ü meydana getiren nedir ?HNO3 H+ + HNO2

-

H+ derişimini hesaplayabilir miyiz ?OH- derişimini bulabilmek için Ksu’yu kullanın

LmolH

molHNOmolH

LmolHNO

11.0x10

11

11.0x10 -4

3

3-4 ++

=×

M 1.0x10][H -4=+ 104-

-14

100.11.0x10

101.0][ −− ×=×

=OH

pH skalasıDerişimleri kullanmaktan daha uygundur

pH = -log [H+]pOH = -log [OH-]

[H+] azaldıkça pH artar

14.00=pH + pOH

Bazik

Nötr

Asidik

Amonyak

KanSaf suSüt

SirkeLimon suyuMide asidi

Örnek1.0x10-3 M NaOH çözeltisinin pH’ını bulunuz.

OH- derişimini bulunpOH’ı hesaplayın, sonra pH

NaOH Na+ + OH-

LmolOH

molmolOH

Lmol

1100.1

NaOH11

1NaOH100.1 33 −−−− ×

=××

113

-14

100.1100.1101.0][ −

− ×=××

=+H

00.11)100.1log( 11 =×−= −pH



6

[H+] ve [OH-] ‘in hesaplanmasıpH eşitliğinin tersi

Çözeltinin pH’ı 7.52 olsun. [H+] ve [OH-] derişimini hesaplayıp, asidik, bazik ya da nötralolup olmadığını bulalım.

bazik

pOHpH 10][OH ve10][H −−−+ ==

M 103.31010][OH M103.010][H

7-48.6)52.714(

-852.7

×===

×==−−−−

−+

ÖrnekpH= 4.7 olan çözeltinin pOH, [H+] ve [OH-] derişiminihesaplayınız.Çözelti asidik, bazik yoksa nötralmidir?

pOH = 14.00- 4.7 = 9.3

M 10510][OH M10210][H

10-3.9

-57.4

×==−

×==+−

−

asidiktir

• Bilinen en kuvvetli asitler HCl, HBr, HI, HNO3, HClO3, HClO4 ve H2SO4.

• Kuvvetli asitler kuvvetli elektrolitlerdir.• Tüm kuvvetli asitler çözeltilerinde tamamen iyonlaşırlar:

HNO3(aq) + H2O(s) → H3O+(aq) + NO3-(aq)

• H+ ve H3O+ birbirinin yerine geçebildikleri için denklem ; HNO3(aq) → H+(aq) + NO3

-(aq)• Kuvvetli asitler çözeltilerde tek H+ kaynağıdırlar.

• Bu yüzden çözeltinin pH’ı, monoasitin başlangıçderişimiyle bulunur.

• Dikkat : Eğer asitin derişimi 10-6 M’dan küçükse,suyun iyonlaşmasından gelen H+ ‘i de hesaba katmak gerekir.

Kuvvetli AsitlerKuvvetli Asitler



7

• Çoğu iyonik hidroksitler kuvvetli bazlardır.( NaOH, KOH ve Ca(OH)2).

• Kuvvetli bazlar kuvvetli elektrolitlerdir ve çözeltide tamamen iyonlarına ayrışırlar.

• Kuvvetli bazın pOH’ı (ve dolayısıyla pH’ı), bazın başlangıç derişiminden hesaplanır. Stokiyometriye dikkat edin

• Bazlar OH- iyonu içermek zorunda değildirler:O2-(aq) + H2O(s) → 2OH-(aq)

H-(aq) + H2O(s) → H2(g) + OH-(aq)N3

-(aq) + H2O(s) → NH3(aq) + 3OH-(aq)

Kuvvetli BazlarKuvvetli BazlarÖrnek

0.040 M HCl çözeltisinin pH’ı kaçtır ?

pH= -log[H+]pH= -log[0.040] = - (-1.3979)pH= 1.40

Örnek

• HNO3 çözeltisinin pH’ı 2.34’dür. Asidin derişimi kaçtır ?

pH= - log[H+]Antilog (- pH) = Antilog log[H+][H+] = 10-pH

[H+] = 10-2.34 = 4.57 x10-3

Örnek

• pH’ı 0.028 M olan NaOH çözeltisinin derişimi kaçtır ?

pH + pOH = 140.028 + pOH = 14pOH = 13.97pOH= - log[OH-]Antilog (- pOH) = Antilog log[OH-][OH-] = 10-pOH

[OH-] = 10-13.97 = 1.07 x10-14



8

• Maddelerin çoğu asidik veya zayıf asidiktir• Zayıf asitler çözeltilerde sadece kısmen iyonlaşırlar.• Çözeltide iyonlaşmamış asit ve iyonların bir karışımı

vardır.• Bu yüzden,zayıf asitler dengededir

ZayZayııf Asitlerf Asitler

HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A-(aq)

HA(aq) H+(aq) + A-(aq)

]HA[]A][OH[ -

3+

=aK

]HA[]A][H[ -+

=aKBirbiri

nin yerine

Birbiri

nin yerine

gegeççebilirebilir

• Zayıf bazlar maddelerden proton uzaklaştırırlar.• Bazla oluşturacağı iyonlar arasında bir denge vardır :

• Örneğin :

• Bazın iyonlaşma sabiti, Kb, aşağıdaki gibi yazılır ;

ZayZayııf Bazlarf Bazlar

Weak base + H2O conjugate acid + OH-

NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)

]NH[]OH][NH[

3

-4+

=bK

• Asitin kuvvetliliğini ortaya koymak için bir diğer metottur.

• Aşağıdaki reaksiyon için ;

Asit iyonlaAsit iyonlaşşma yma yüüzdesizdesi

HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A-(aq)

100]HA[]OH[

iyonlasma %0

3 ×=+

denge



9

• Poliprotik asitler birden daha fazla iyonlaşabilen protona sahiptirler.

• Protonlar bir anda değil basamak basamak uzaklaşırlar.

• Poliprotik asitlerde ilk protonu uzaklaştırmak, ikincisinden daha kolaydır.

• Bu yüzden, Ka1 > Ka2 > Ka3 ...

ZayZayııf Asitlerf Asitler ((PolPoliiprotiprotikk))

H2SO3(aq) H+(aq) + HSO3-(aq) Ka1 = 1.7 x 10-2

HSO3-(aq) H+(aq) + SO3

2-(aq) Ka2 = 6.4 x 10-8

PoliprotikPoliprotik Asit Asit ÖÖrneklerirnekleri Monoasit Çözeltilerinde [H+] ve pH hesabı

1. Kuvvetli AsitlerSu ortamında seyreldikçe çözeltilerinde tamamen iyonlarına ayrışan asitlerdir. Böyle asitlerde Ka= ∞ olur.

A) Bunların çözeltilerinde [H+] iyonu derişimi 10-6 M’ınüstünde olduğu zaman [H+] = CA CA=asitin başlangıç derişimiAslında [H+] = CA + [OH-] olur.Çünkü birde suyun iyonlaşmasından meydana gelen [OH-] vardır. Fakat [H+] derişimi yanında ihmal edilir.pH = - log [H+] = - log [CA]



10

Monoasit Çözeltilerinde [H+] ve pH hesabı

1. Kuvvetli AsitlerB) CA= 10-6 M’dan daha düşük olduğu zaman

yukarıdaki eşitlikte CA yanında [OH-] ihmal edilemez. Çünkü büyüklükleri yakındır. [H+] = CA + [OH-] CA=asitin başlangıç derişimi[H+].[OH-]=1.10-14

][][ +

− =HKOH su

][][ +

+ +=HKCH su

A

0].[][ 2 =−− ++suA KHCH

2.4

][2

suAA KCCH

++=+


2. Zayıf AsitlerZayıf asitler sulu ortamda HA ↔ H+ + A- dengesini meydana getirirler. Böyle bir tepkime için denge ifadesi ;

][]].[[

HAAHKa

−+

=[HA]= CA – [H+] olmasına rağmen

[H+] ihmal edilebilir ve [H+]=[A-]

Yerine konursa

Aa CKH .][ =+


3. Çok Zayıf AsitlerSeyreltik çözeltilerinde bile eser halde iyonlarına ayrılan asitlere denir. Bunlar asitlik sabitleri 10-9 ve daha küçük olan asitlerdir.

Böyle asitler için ;

suAa KCKH +=+ .][

Monobaz Çözeltilerinde [OH-] ve pOH hesabı

1. Kuvvetli BazlarSu ortamında seyreldikçe çözeltilerinde tamamen iyonlarına ayrışan bazlardır. Böyle bazlarda Kb= ∞ olur.

A) Bunların çözeltilerinde [OH-] iyonu derişimi 10-6 M’ınüstünde olduğu zaman [OH-] = CB CB=bazın başlangıç derişimi

pOH = - log [OH-] = - log [CB]



11

1. Kuvvetli BazlarB) CB= 10-6 M’dan daha düşük olduğu zaman

[OH-] = CB + [H+] CB=bazın başlangıç derişimi

[H+].[OH-] = Ksu = 1.10-14

][][ −

+ =OHKH su

][][ −

− +=OHKCOH su

B

0].[][ 2 =−− −−suB KOHCOH

2.4

][2

suBB KCCOH

++=−

Monobaz Çözeltilerinde [OH-] ve pOH hesabı Monobaz Çözeltilerinde [OH-] ve pOH hesabı

2. Zayıf BazlarZayıf bazlar sulu ortamda B + H2O ↔ BH+ + OH- dengesini meydana getirirler. Böyle bir tepkime için denge ifadesi ;

][]].[[

BBHOHKa

+−

=

[B]= CB – [BH+] olmasına rağmen

[OH-]=[BH+] yerine konursa

Bb CKOH .][ =−

3. Çok Zayıf BazlarSeyreltik çözeltilerinde bile eser halde iyonlarına ayrılan bazlara denir. Bunlar bazlık sabitleri 10-9 ve daha küçük olan bazlardır.

Böyle bazlar için ;

suBb KCKOH +=− .][

Monobaz Çözeltilerinde [OH-] ve pOH hesabı ÖrnekDerişimi 1.10-7 M olan HCI asidin [H+] iyon derişimini ve pH’ını bulunuz.

2.4

][2

suAA KCCH

++=+

MH 714277

10.67,12

10.1.4)10.1(10.1][ −

−−−+ =

++=

CA < 1.10-6 olduğundan ;

pH= 6,8



12

ÖrnekDerişimi 0.1 M olan asetik asit çözeltisindeki tanecik derişimini ve pH , pOH’ını hesaplayınız.Ka=1,8.10-5

Aa CKH .][ =+

Ka verildiğine göre zayıf asittir !!!

MH 35 10.3,11,0.10.8,1][ −−+ ==

[H+].[OH-] = Ksu = 1.10-14 1,3.10-3.[OH-] = 1.10-14

[OH-] = 7,69.10-12

pH =2.89

pOH=11.11

Örnek0,01 M piridin (C6H5N) çözeltisinin pOH’ınıhesaplayınız. Kb=1,6.10-9

Bb CKOH .][ =−

Kb= 10-9 ve daha küçük olan bazlar, çok zayıf bazdır.Ancak Kb> 10-9 olduğundan zayıf bazdır.

4,5)10.4log(]log[

10.401,0.10.6,1][6

69

=−=−=

==−−

−−−

pOHOHpOH

OH

Örnek1,25 M karbonik asit (H2CO3) çözeltisinin pOH’ıkaçtır. Ka= 4,2.10-7

Aa CKH .][ =+

Ka verildiğine göre zayıf asittir !!!

MH 47 10.25,725,1.10.2,4][ −−+ ==

pH = 3,14

pOH=10,86

ÖrnekDerişimi 2.10-7 M olan NaOH asidin pH’ınıbulunuz.

2.4

][2

suBB KCCOH

++=−CB < 1.10-6 olduğundan ;

pOH= 6,62

pH=7,38

714277

10.41,22

10.1.4)10.2(10.2][ −

−−−− =

++=OH



13

ÖrnekDerişimi 1.10-3 M olan borik asit (H3BO3) çözeltisinin pH’ını hesaplayınız. Ka=7,3.10-10

suAa KCKH +=+ .][

Ka ,10-9 ‘den daha küçük olduğuna göre çok zayıf bazdır.

714310 10.6,810.110.10.3,7][ −−−−+ =+=H

pH= -log(8,6.10-7)=6,07

Titrasyon

Asit ve Baz reaksiyona girdiğinde

Tuz ve Su

pH [H+] pOH [OH-]3.08.0

6.00.001 M

0.001 M1 X 10-5 M

1 X 10-4 M

[H3O+][OH-] = 1 x 10-14

pH= -log[H+] and pOH= -log[OH-]Soru ??



KİMYA II DERS NOTLARI - Kimmuh.com• Poliprotik asitler birden daha fazla iyonlaşabilen protona...

Documents

Transcript of KİMYA II DERS NOTLARI - Kimmuh.com• Poliprotik asitler birden daha fazla iyonlaşabilen protona...