Podstawy Chemii - Wykład 2: Woda, Dysocjacja i Równowaga, Egzaminy z Chemia

Pobierz Podstawy Chemii - Wykład 2: Woda, Dysocjacja i Równowaga i więcej Egzaminy w PDF z Chemia tylko na Docsity!

PODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA Wykład 2

Plan wykładu II,III  Woda jako rozpuszczalnik  Zjawisko dysocjacji  Równowaga w roztworach elektrolitów i co z tego wynika  Bufory  Hydroliza soli 2

Terminologia

 Nienasycony: to taki roztwór, w którym w danych warunkach ciśnienia i temperatury można rozpuścić jeszcze pewną ilość substancji.  Nasycony: to taki, w którym w danej temperaturze w danej ilości rozpuszczalnika nie da się już rozpuścić więcej substancji rozpuszczonej  Przesycony: roztwór o stężeniu większym od stężenia roztworu nasyconego w danej temperaturze. Roztwory przesycone są przykładami substancji w stanie termodynamicznym niestabilnym metatrwałym. 4

Własności wody (1)

 wzór sumaryczny H 2 O (Henry Cavendish 1781)  strukturalny-cząsteczka wody jest nie jest liniowa  wiązanie w grupach O-H jest kowalencyjne  pary elektronów w każdym wiązaniu O-H wody nie są równomiernie rozłożone pomiędzy dwoma atomami  elektrony w każdym wiązaniu O-H są przesunięte w stronę atomu tlenu i jego wolnych par  atom tlenu zyskuje nieduży dodatkowy ładunek ujemny (- 2 ) a atomy H dodatkowy ładunek dodatni (+) 5 Wiązanie kowalencyjne

O

H (^) H

• 2   (^) 

Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna

Elektrolity

 związki, które w stanie stopionym lub

w roztworach wodnych przewodzą

prąd elektryczny (Arrhenius 1886)

 nośnikami ładunku elektrycznego w

elektrolitach są jony, czyli atomy lub

grupy atomów posiadające wypadkowy

ładunek elektryczny

Elektrolity i dysocjacja elektrolityczna

Dysocjacja elektrolityczna  samorzutny rozpad cząsteczek elektrolitu na jony pod wpływem rozpuszczalnika  rozpad na jony może być całkowity lub częściowy (elektrolity mocne lub słabe )  wielkość rozpadu na jony określa stopień dysocjacji α: o o

c

c

n

n

gdzie: α - stopień dysocjacji (0 ≤  ≤1) c – stężenie molowe jonów powstałych w wyniku dysocjacji, co - początkowe stężenie molowe elektrolitu

Mechanizm dysocjacji elektrolitycznej E w

=E

at

+E

jon  r w powietrzu  = 1 w wodzie  = 80 E jon

(=1)>E

jon

E

w

(=1)>E

jon

Solwatacja-

orientacja cząsteczek rozpuszczalnika

12

Warunki zachodzenia dysocjacji

 Rozpuszczalnik musi mieć odpowiednio dużą wartość względnej przenikalności dielektrycznej (warunek konieczny ale niewystarczający !!!)  Rozpuszczona substancja musi posiadać w swoich cząsteczkach wiązanie jonowe lub atomowe spolaryzowane  Rozpad cząsteczek na jony przy spełnieniu powyższych warunków zachodzi w wyniku zderzeń termicznych, efektów orientacji dipoli rozpuszczalnika wokół dysocjujących cząsteczek, a także na skutek złożonych oddziaływań między cząsteczkami rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej. 14

a związki niejonowe?

Etanol C

2

H

5

OH

polarna grupa OH może tworzyć połączenie

(wiązanie wodorowe) z cząsteczkami wody

15

Roztwory elektrolitów

17 Wiązanie w cząsteczce przed rozpuszczeniem Moc elektrolitu elektrolity mocne elektrolity słabe  1  << jonowe NaCl, KNO 3

kowalencyjne- spolaryzowane HCl, HNO 3 NH 3(aq) , CH 3 COOH

Eksperymentalny dowód dysocjacji 18 1M CH 3 OH(aq) Nieelektrolit Substancja rozpuszczona składa się tylko z cząsteczek 1M NaCl (^) (aq) Mocny elektrolit: substancja rozpuszczona zawiera jony 1M CH 3 COOH (^) (aq) słaby elektrolit: substancja rozpuszczona składa się cząsteczek (głównie) i jonów

Dysocjacja zasad

 Dysocjacja zasad - kationy metalu i aniony grup wodorotlenowych   M e ( O H )  M e  n O H n n  

N a O H  N a  O H

Efektem dysocjacji kwasów jest pojawienie się kationów wodorowych, skutkiem dysocjacji zasad - pojawienie się w roztworze anionów wodorotlenowych  

N H  H O  N H  O H

3 2 4               A l(O H) A l O H A l(O H) A l(O H) O H A l(O H) A l(O H) O H 2 3 2 2 3 2

Dysocjacja soli

 Większość soli należy do elektrolitów mocnych  Sole rozpadają się na kation(y) metalu i anion(y) reszty kwasowej:        

2 4 3 2 4 3 2 3 2 3 2 2

Fe (SO ) 2Fe 3SO

BaSO Ba SO

PbI Pb 2I

NaCl Na Cl