puferi-prezentacija
description
Transcript of puferi-prezentacija
![Page 1: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/1.jpg)
Odjel za kemiju
8. VEZA IZMEĐU KONSTANTI DISOCIJACIJE KONJUGIRANOG PARA
KISELINA-BAZA
NH3 + H2O ⇋ NH4+ + OH-
b1 k2 k1 b2
NH4+ + H2O ⇋ NH3 + H3O+
k1 b2 b1 k2
4
3
b
NH OHK
NH
3 3
4
a
NH H OK
NH
3 3 4
3
4 3
a b w
NH H O NH OHK K H O OH K
NH NH
wba KKK
![Page 2: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/2.jpg)
Odjel za kemiju
![Page 3: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/3.jpg)
Odjel za kemiju
9. PUFERI (Buffers)
otopine koje ne mijenjaju bitno svoju pH vrijednost dodatkom izvjesne količine jake baze ili kiseline,
smjese slabih kiselina i njihovih soli, ili slabih baza i njihovih soli.
10 HAc + 10 Ac- + HCl ⇋ 11 HAc + 9 Ac- + Cl-
( p u f e r )
10 HAc + 10 Ac- + NaOH ⇋ 9 HAc + 11 Ac- + H2O + Na+
( p u f e r )
![Page 4: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/4.jpg)
Odjel za kemiju
9.1. Slaba kiselina i njena sol (acetatni pufer):
NaAc + HAc
HAc ⇋ H+ + Ac- ; ca = koncentracija kiseline
NaAc ⇋ Na+ + Ac- ; cs = koncentracija soli
; za Ka < 10-4 →
a
H AcK
HAc
a
a a
s
HAc c HH K K
Ac c H
a
a
s
c HH K
c H
aa
s
cH K
c
![Page 5: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/5.jpg)
Odjel za kemiju
![Page 6: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/6.jpg)
Odjel za kemiju
![Page 7: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/7.jpg)
Odjel za kemiju
Kiselo – bazna ravnoteža - puferi
![Page 8: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/8.jpg)
Odjel za kemiju
Primjer 1 : Izračunati pH vrijednost otopine koja je 0.50 M HAc i 0.50 M NaAc (Ka = 1.8x10-5).
Iz pa je pH = 4.74
Kako se mijenja pH ako se u gornju otopinu doda 0.020 M krutog NaOH?
HAc + OH- ⇋ Ac- + H2O
[HAc] = 0.50 – 0.02 = 0.48 M , a [Ac-] = 0.50 + 0.02 = 0.52 M, pa je
tj. pH = 4.78
Zaključak: pH se neznatno mijenja !
5 5aa
s
c 0.50H K 1.8 10 1.8 10 mol / L
c 0.50
5 5aa
s
c 0.48H K 1.8 10 1.66 10 mol / L
c 0.52
![Page 9: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/9.jpg)
Odjel za kemiju
Primjer 2
Izračunati pH otopine pripremljene otapanjem 17.0 g natrijeva formijata
u otopini mravlje kiseline c = 0.100 mol/L, u odmjernoj tikvici od 500 mL.
Ka= 1.8 x 10-4 mol/L
HCOOH HCOO H HCOONa HCOO Na
HCOO H
KHCOOHa
HCOOH
H KHCOO
a
17( ) 0.25
68
mn HCOONa mola
M
0.25( ) 0.5 /
0.5
nc HCOONa mol L
V
4 50.1H 1.8 10 3.6 10 /
0.5mol L 4.444pH
![Page 10: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/10.jpg)
Odjel za kemiju
0.001 /
0.005 /a
s
c mol L
c mol L
aa
s
cH K
c
4 50.0011.8 10 3.6 10 /
0.005H mol L
4.444pH
a
a
s
c HH K
c H
556.88 10
3.44 10 /2
H mol L
4.464pH
24
2s a s a a ac K c K K c
H
![Page 11: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/11.jpg)
Odjel za kemiju
9.2. Slaba baza i njena sol (amonijačni pufer):
NH4Cl + NH4OH
NH4OH ⇋ NH4+ + OH- ; cb = koncentracija baze
NH4Cl ⇋ NH4+ + Cl- ; cs = koncentracija soli
; za Kb < 10-4
4
b
4
NH OHK
NH OH
4 b
b b
4 s
NH OH c OHOH K K
NH c OH
b
b
s
c OHOH K
c OH
bb
s
cOH K
c
![Page 12: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/12.jpg)
Odjel za kemiju
Primjer 2 Izračunajte masu amonijeva klorida kojeg treba otopiti u amonijaku koncentracije 0.5 mol/L da bi pH pripremljenog pufera iznosio 9.25. Pufer se priprema u odmjernoj tikvici od 500 mL.
![Page 13: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/13.jpg)
Odjel za kemiju
9.3. Henderson - Hasselbalch-ova jednadžba
![Page 14: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/14.jpg)
Odjel za kemiju
![Page 15: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/15.jpg)
Odjel za kemiju
9.4. Otopine pufera poliprotičnih kiselina
- Od slabe dibazične kiseline i njezinih soli mogu se napraviti dva puferska sustava:
1. H2A + NaHA
2. NaHA + Na2A (ima viši pH)
- pretpostavka je da je važna samo jedna ravnoteža, i da ona daje zadovoljavajuće pH vrijednosti u puferskim smjesama dobivenima iz polibazičnih kiselina
(No znatna pogreška se unosi ukoliko su koncentracije kiseline ili soli vrlo male ili kad su dvije konstante disocijacije brojčano blizu jedna drugoj. Tada je potrebno točnije računanje)
![Page 16: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/16.jpg)
Odjel za kemiju
Primjer 1
Izračunajte koncentraciju hidronijeva iona u otopini pufera koji
sadrži 2.00 M fosforne kiseline i 1.50 M kalijeva dihidrogenfosfata.
3 4 2 3 2 4H PO H O H O H PO
3 2 4 3
13 4
H O H PO K 7.11 10
H PO
2 32 4 4 4 2 4
3 4
pretpostavit ćemo da je disocijacija H PO zanemariva, to znači da je HPO i PO H PO
ili H PO . Tada je
3 4
2 4
3 4 H PO
2 4 KH PO
33
3
H PO c 2.00
H PO c 1.50
7.11 10 2.00H O = =9.48 10
1.50
![Page 17: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/17.jpg)
Odjel za kemiju
22 4- upotrijebit ćemo izraz za konstantu ravnoteže K da bismo prikazali da se HPO
uistinu može zanemariti
+ 2 3 23 4 4 8
2 4
H O HPO 9.48 10 HPO6.34 10
1.50H PO
2 54HPO 1.00 10
3 24 4- uočite da je PO čak manja od HPO
![Page 18: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/18.jpg)
Odjel za kemiju
9.5. Kapacitet pufera (Buffer capacity)
![Page 19: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/19.jpg)
Odjel za kemiju
Kapacitet pufera
.
.log
kis
bazakonjpKapH
pH = pKa
[konj.baza] = 0,1M [konj.baza] = 1M[kis] = 0,1 M [kis] = 1M
pH = pKa + 1 pH = pKa + log 10/1
pH = pKa – 1 pH = pKa + log 1/10
![Page 20: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/20.jpg)
Odjel za kemiju
CH3COOH/CH3COO- 4,74
NH3/NH4+ 9,25 8,2 – 10,2
H2PO4-/HPO4
2- 7,21 6,2 – 8,2
![Page 21: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/21.jpg)
Odjel za kemiju
dpHdC
β – puferski kapacitet dC- broj molova baze ili kiseline, dodatih u 1 dm3 otopine pufera (+) dodavanje baze puferu (pH raste) (-) dodavanje kiseline puferu
Veličina puferskog kapaciteta se obično izražava brojem molova baze ili kiseline koji je potrebno dodati u 1 dm3 otopine pufera, da bi mu se pH vrijednost promijenila za 1.
![Page 22: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/22.jpg)
Odjel za kemiju
Najvažniji puferski sustavi organizma
![Page 23: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/23.jpg)
Odjel za kemiju
10. HIDROLIZA (Hydrolysis)
sol + H2O = f (priroda soli)
Hidroliza: reakcija između iona soli i iona vode uz stvaranje slabe kiseline, slabe baze ili obje.
kisela reakcija
neutralna reakcija
alkalna reakcija
![Page 24: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/24.jpg)
Odjel za kemiju
![Page 25: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/25.jpg)
Odjel za kemiju
10.1. Hidroliza soli jakih kiselina i jakih baza
NaCl + H2O ⇋ Na+ + Cl- + H+ + OH-
[H+] = [OH-] = 10-7 mol/L → pH = 7
Zaključak: soli ne hidroliziraju; neutralna reakcija
![Page 26: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/26.jpg)
Odjel za kemiju
![Page 27: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/27.jpg)
Odjel za kemiju
10.2. Hidroliza soli slabih kiselina i jakih baza
Primjer: NaAcNa+ + Ac- + H2O ⇋ Na+ + HAc + OH-
tj. Ac- + H2O ⇋ HAc + OH- ;
konstanta ravnoteže ove reakcije je:
te množenjem s i preuređenjem
dobiva se tj.
2
HAc OHK
Ac H O
hydr. 2
HAc OHK K H O
Ac
H
H
hydr.
HAcK H OH
Ac H
whydr.
a
KK
K
![Page 28: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/28.jpg)
Odjel za kemiju
Iz Ac- + H2O ⇋ HAc + OH- u stanju ravnoteže vrijedi
[HAc] = [OH-].
Kako je [Ac-] = [Na+] = cs
(ispravnije [Ac-] = cs - [OH-] = cs - [HAc])
pa je
Iz čega slijedi odakle je
2
whydr.
a s
HAc OH OHKK
K cAc
2
w
a s
OHK
K c
w s
a
K cOH
K
![Page 29: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/29.jpg)
Odjel za kemiju
Primjer : Izračunati pH vrijednost 0.05 M otopine NaAc
(Ka = 1.8 x 10-5).
pOH = -log [OH-] = 5.28, pa je pH = 14 – pOH = 8.72
146w s
5a
K c 10 0.05OH 5.27 10 mol / L
K 1.8 10
![Page 30: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/30.jpg)
Odjel za kemiju
10.3. Hidroliza soli slabih baza i jakih kiselina
Primjer: NHPrimjer: NH44ClCl
NH4+ + Cl- + H2O ⇋ Cl- + NH4OH + H+
tj….. NH4+ + H2O ⇋ NH4OH + H+
konstanta ravnoteže ove reakcije je:
te množenjem s
i preuređenjem dobiva se tj. ..
4
4 2
NH OH HK
NH H O
4
hydr. 2
4
NH OH HK K H O
NH
OH
OH
4
hydr.
4
NH OHK H OH
NH OH
whydr.
b
KK
K
![Page 31: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/31.jpg)
Odjel za kemiju
Iz NH4+ + H2O ⇋ NH4OH + H+,
u stanju ravnoteže [NH4OH] = [H+].
Kako je [NH4+] = cs (ispravnije [NH4
+] = cs - [NH4OH] = cs - [H+])
pa je , tj.
odakle je
2
4w
b s4
NH OH H HK
K cNH
2
w
b s
HK
K c
w s
b
K cH
K
![Page 32: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/32.jpg)
Odjel za kemiju
Primjer : Izračunati pH vrijednost 0.1 M otopine NH4Cl (Kb = 1.75 x 10-5).
146w s
5b
K c 1 10 0.1H 7.56 10 mol / L
K 1.75 10
pH = 5.12
![Page 33: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/33.jpg)
Odjel za kemiju
10.4. Hidroliza soli slabih baza i slabih kiselina
- vodena otopina amonijeva acetata
- oba će iona reagirati s vodom, a pH će ovisiti o konstanti ionizacije odgovarajuće kiseline i baze
- u slučaju amonijeva acetata konstante ionizacije CH3COOH i NH4OH su jednake pa će pH biti neutralan.
![Page 34: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/34.jpg)
Odjel za kemiju
MA M A
2M H O MOH H
2A H O HA OH
2M A H O MOH HA
2ravnoteže hidrolize
MOH HAK H O K
M A
![Page 35: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/35.jpg)
Odjel za kemiju
- Ako pomnožimo i podijelimo ovu jednadžbu ionskim produktom vode H OH
hidrolize
MOH HAK H OH
M OH H A
whidrolize
baze kiseline
KK
K K
![Page 36: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/36.jpg)
MOH M OH HA A H
M A
a
H AK
HA
b
M OHK
MOH
aK HAA
H
bK MOHM
OH
pH vrijednost soli slabe baze (MOH) i slabe kiseline (HA)
pretpostavka: HA i MOH imaju sličan stupanj hidrolize, tj. HA MOH
a bK HA K MOH
H OH
Sol MA disocira: MA M A pa je
a bK HA K MOH
H OH
tj.:
![Page 37: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/37.jpg)
wKOH
H
a b
w
K KKHH
ba
w
K HK
KH
2
a w bK K K H 2
a w
b
K KH
K
aw
b
KH K
K
1
2 w a bpH pK pK pK
a bK K
H OHtj.: Kako je
pa je tj.
Slijedi i pa je
tj.:
![Page 38: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/38.jpg)
Odjel za kemiju
Primjer 1
Izračunaj stupanj hidrolize i pH otopine amonij – acetata koncentracije
c = 0.1 mol/L, ako su koncentracijske konstante disocijacije
3
5( ) 1.79 10 /NH aqK mol L
3
51.75 10 /CH COOHK mol L
4 3 2 3( ) 3aqNH CH COO H O NH CH COOH
whidrolize
a b
KK
K K
14 2 25
5 5
10 /3.2 10
1.79 10 / 1.75 10 /h
mol LK
mol L mol L
![Page 39: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/39.jpg)
Odjel za kemiju
3( ) / /aqNH mol L x 3 / /CH COOH mol L x
4 / / 0.1NH mol L x
3 / / 0.1CH COO mol L x
3( ) 3
4 3
aq
h
NH CH COOHK
NH CH COO
25
23.2 100.1
x
x
53.2 10
0.1
x
x
45.6 10x
![Page 40: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/40.jpg)
Odjel za kemiju
ravnotežne koncentracije su: 43( ) 5.6 10 /aqNH mol L
43 5.6 10 /CH COOH mol L
4 0.1 /NH mol L
3 0.1 /CH COO mol L
za stupanj hidrolize dobivamo:
-43
.
5.6 10 /5.6 10 0.56%
0.1 /hidrol
mol L
mol L
količina hidrolizirane tvari
količina tvari podložne hidrolizistupanj hidrolize
![Page 41: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/41.jpg)
Odjel za kemiju
3
3
aK CH COOHH
CH COO
5 481.75 10 / 5.6 10 /
9.8 10 /0.1 /
mol L mol LH mol L
mol L
7.01pH
![Page 42: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/42.jpg)
Odjel za kemiju
10.5. Učinak zajedničkog iona (Common ion effect)
- Učinak zajedničkog iona je poseban slučaj primjene zakona kemijske ravnoteže na reakcije ionizacije
- Na primjer, u otopini slabe baze, amonijevog hidroksida, postoji ravnoteža:
- Dodatak NH4Cl, (NH4)2SO4, ili bilo koje druge topljive amonijeve soli,
povećat će koncentraciju NH4
+, i zbog toga povećati broj sudara u
sekundi između NH4
+ i OH
-
- Ravnoteža će biti pomaknuta u lijevo, i koncentracija OH- bit će
smanjena. NH4
+, budući je zajednički i amonij hidroksidu i dodanoj
soli amonijaka, nazvan je „zajednički ion“
4 4NH OH NH OH
![Page 43: puferi-prezentacija](https://reader031.fdocument.pub/reader031/viewer/2022012304/563db84e550346aa9a927def/html5/thumbnails/43.jpg)
Odjel za kemiju
- Na isti način soli koje su samo slabo topljive, mogu se učiniti čak još manje topljivim povećavajući koncentraciju zajedničkog iona
- Na primjer, ravnoteža između slabo topljivih soli gipsa, CaSO4·2H2O, i njegovih iona u otopini predstavlja jednadžba:
- Dodatak bilo Ca2+ ili SO42- , iz bilo koje topljive soli koja sadržava
jedan od ovih iona, pomaknut će ravnotežu u lijevo i smanjiti topljivost
2 24 2 ( ) 4 22 2sCaSO H O Ca SO H O