Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

1. 2ο κεφάλαιο • Χημείας Θετικής Κατεύθυνσης • Γ΄ Λυκείου • Επίδραση κοινού ιόντος • επίδραση κοινού ιόντος • διάλυμα με πολύ μικρή συγκέντρωση • διάλυμα άλατος - ασθενούς βάσης • διάλυμα άλατος - ασθενούς οξέος • διάλυμα με δύο ασθενή οξέα / βάσεις • ανάμειξη δ/των ουσιών που δεν αντιδρούν • ανάμειξη δ/των ουσιών που αντιδρούν • διερεύνηση Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

2. Επίδραση κοινού ιόντος Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

3. Επίδραση κοινού ιόντος • Θεωρούμε διάλυμα που περιέχει δύο τουλάχιστον ηλεκτρολύτες, εκ των οποίων ο ένας τουλάχιστον είναι ασθενής. • Αν από τον ιοντισμό ή τη διάστασή τους προκύπτει το ίδιο ιόν με ένα από τα ιόντα του ασθενούς ηλεκτρολύτη έχουμε επίδραση κοινού ιόντος. • Γράφουμε τις αντιδράσεις ιοντισμού / διαστάσεων όλων των ηλεκτρολυτών και στην έκφραση της σταθεράς ιοντισμού βάζουμε τη συνολική συγκέντρωση του κοινού ιόντος. • Προσοχή δεν μπορούμε να εφαρμόσουμε το νόμο του Ostwαld • Στα διαλύματα των ισχυρών οξέων ή των ισχυρών βάσεων, στα οποία η συγκέντρωση είναι της τάξης των 10−7 Μ, λαμβάνεται υπ’ όψη και το κοινό ιόν οξωνίου ή υδροξειδίου αντίστοιχα που προκύπτει από τον ιοντισμό του νερού Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

4. Διάλυμα ισχυρού οξέος / βάσης με συγκέντρωση της τάξης του 10-7 Μ Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

5. Διάλυμα ισχυρού οξέος/βάσης με C < 10-6 M Να υπολογίσετε το pH υδατικού διαλύματος ΗCℓ συγκέντρωσης 10−7 Μ. Δίνεται: Κw = 10-14, log(1,62) = 0,2 • Γράφουμε την αντίδραση ιοντισμού του οξέος και την αντίδραση ιοντισμού του νερού (δεν είναι αμελητέα). HCℓ + H2O → Cℓ− + H3O+ Ιοντίζονται 10−7M σχημ. 10−7Μ 10−7Μ H2Ο + H2O → ΟΗ− + H3O+ Ιοντίζονται xM σχημ. xM xM Το διάλυμα περιέχει: (10−7+x) Μ ιόντα Η3Ο+ και x M ιόντα ΟΗ− • Από τη σταθερά Kw υπολογίζουμε το pH. Το διάλυμα περιέχει: (10−7+0,62·10-7)Μ = 1,62·10-7Μ ιόντα Η3Ο+ οπότε: Επιστροφή στο μενού

6. Διάλυμα άλατος - ασθενούς βάσης Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

7. Διάλυμα άλατος / ασθενούς βάσης Υδατικό διάλυμα περιέχει ΝΗ3 0,1 Μ και ΝΗ4Cℓ 0,1 Μ. Να υπολογίσετε τη συγκέντρωση των ανιόντων ΟΗ- του διαλύματος; (Κb = 10−5) • Γράφουμε την αντίδραση αντίδραση διάστασης του ΝΗ4Cℓ και την αντίδραση ιοντισμού της ΝΗ3. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

8. Διάλυμα άλατος / ασθενούς βάσης • Καταγράφουμε τις συγκεντρώσεις των σωματιδίων του διαλύματος. Λόγω της Ε.Κ.Ι. η ισορροπία της ΝΗ3 μετατοπίζεται προς τ’ αριστερά και θεωρούμε ότι τα ιόντα (x) που παρέχει ο ιοντισμός της αμμωνίας είναι αμελητέα σε σχέση με την αρχική συγκέντρωση (0,1 M) της αμμωνίας και σε σχέση με τα ιόντα που παρέχει το άλας (0,1 M). [ΝΗ4+] = (0,1+x) Μ ≃ 0,1 Μ [ΟΗ-] = x Μ [ΝΗ3] = (0,1-x) Μ ≃ 0,1 Μ [Cl-] = 0,1 M ως αμελητέα. • Εφαρμόζουμε τη σταθερά ιοντισμού της αμμωνίας. Η τιμή του x επιβεβαιώνει τις προσεγγίσεις που έγιναν x << 0,1 Τα ιόντα Η3Ο+ που σχηματίζονται από τον ιοντισμό του νερού έχουν συγκέντρωση μικρότερη από 10-7 Μ και παραλείπονται ως αμελητέα. Επιστροφή στο μενού

9. Διάλυμα άλατος - ασθενούς οξέος Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

10. Διάλυμα άλατος / ασθενούς οξέος Σε 100 mL διαλύματος άλατος ΝαΑ συγκέντρωσης 1 Μ, προσθέτουμε μια ποσότητα από το αέριο ασθενές οξύ ΗΑ χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος του διαλύματος. Στο τελικό διάλυμα η συγκέντρωση των ιόντων οξωνίου είναι [Η3O+] = 10−5 Μ. Να υπολογίσετε τον όγκο σε stp συνθήκες του αερίου ΗΑ που προσθέσαμε. (Κα = 2·10−6) • Υπολογίζουμε συγκεντρώσεις στο τελικό διάλυμα. Ο όγκος τους διαλύματος είναι σταθερός, επομένως η συγκέντρωση του άλατος ΝαΑ στο τελικό διάλυμα παραμένει 1 Μ. Το ασθενές οξύ ΗΑ στο τελικό διάλυμα έχει συγκέντρωση C mol/L). • Γράφουμε αντιδράσεις ιοντισμού/διάστασης στο τελικό διάλυμα. Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

11. Διάλυμα άλατος / ασθενούς οξέος • Καταγράφουμε τις συγκεντρώσεις των σωματιδίων του διαλύματος. Από την εκφώνηση έχουμε [H3O+] = 10-5 Μ οπότε x = 10-5 M Επομένως: x << 1 Μ θεωρούμε ότι: x << C [A-] = (1+x) Μ ≃ 1 M [H3O+] = x Μ [HA] = (C-x) Μ ≃ C Μ [Nα+] = 1 M. • Εφαρμόζουμε τη σταθερά ιοντισμού του ΗΑ. Προσθέσαμε n = 5 mol/L·0,1 L = 0,5 mol ή 0,5·22,4 = 11,2 L ΗΑ σε stp Το αποτέλεσμα δικαιολογεί τις προσεγγίσεις (x = 10-5 << C = 5 Μ) Ο ιοντισμός του νερού είναι αμελητέος. Επιστροφή στο μενού

12. Διάλυμα με δύο ασθενή οξέα / βάσεις Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

13. Διάλυμα με δύο ασθενή οξέα/βάσεις • Όταν ένα διάλυμα περιέχει δύο ασθενείς ηλεκτρολύτες, γράφουμε τις αντιδράσεις ιοντισμού κάθε ηλεκτρολύτη και εφαρμόζουμε και τις δύο σταθερές ιοντισμού. • Σε κάθε σταθερά βάζουμε τη συνολική ποσότητα του κοινού ιόντος. • Προσοχή στις προσεγγίσεις στο κοινό ιόν Υδατικό διάλυμα Δ1 περιέχει τα ασθενή οξέα ΗΑ και ΗΒ και η συγκέντρωση κάθε οξέος είναι ίση με 1Μ. Αν οι σταθερές ιοντισμού των οξέων είναι αντίστοιχα ίσες με Κ1 = 2,5·10−6 και Κ2 = 3,75·10−6, να βρεθεί η συγκέντρωση των ιόντων Χ− και των ιόντων Ψ− του διαλύματος) • Γράφουμε αντιδράσεις ιοντισμού.

14. Διάλυμα με δύο ασθενή οξέα/βάσεις • Καταγράφουμε τις συγκεντρώσεις των σωματιδίων του διαλύματος. • [A-] = x Μ, [B-] = y M • [H3O+] = (x+y) Μ • [HA] = (1-x)Μ ≃ 1 Μ • [HB] = (1-y)M ≃ 1 Μ • Έγιναν οι προσεγγίσεις 1-x ≈ 1 και 1-y ≈1 διότι τα πηλίκα Κ1/C1 και Κ2/C2 είναι μικρότερα από 0,01Μ και υπάρχει Ε.Κ.Ι. • Από τις σταθερές ιοντισμού έχουμε: • Με επίλυση του συστήματος έχουμε: x = 10-3 M = [A-] • y = 1,5·10-3 M = [B-] O ιοντισμός του νερού είναι αμελητέος Επιστροφή στο μενού

15. Ανάμειξη διαλυμάτων με ουσίες που δεν αντιδρούν Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

16. Ανάμειξη δ/των ουσιών που δεν αντιδρούν • Όταν αναμιγνύουμε διαλύματα ουσιών που δεν αντιδρούν μεταξύ τους συνήθως ακολουθούμε την εξής πορεία: • υπολογίζουμε πόσα mol από κάθε ουσία περιέχουν τα αρχικά διαλύματα. • υπολογίζουμε τη συγκέντρωση κάθε ουσίας στο διάλυμα που σχηματίζεται μετά την ανάμειξη των αρχικών διαλυμάτων. • γράφουμε τις αντιδράσεις ιοντισμού ή τις διαστάσεις • εφαρμόζουμε τις σταθερές ιοντισμού υπολογίζουμε τα ζητούμενα Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

17. Ανάμειξη δ/των ουσιών που δεν αντιδρούν Αναμειγνύουμε 10 mL υδατικού διαλύματος αιθανικού οξέος CH3COOH 0,6 Μ με 20 mL υδατικού διαλύματος αιθανικού νατρίου CH3COONα 1,2 Μ. Να βρεθεί: α. η συγκέντρωση όλων των ιόντων του τελικού διαλύματος, β. το pH του τελικού διαλύματος. (Κα = 10−5 και θ = 25 °C) • Υπολογίζουμε τα mol κάθε ουσίας στα αρχικά διαλύματα Τα αρχικά διαλύματα περιέχουν: n1 = 0,6·0,01 = 0,006 mol CH3COOH και n2 = 1,2·0,02 = 0,024 mol CH3COONα • Υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις κάθε ουσίας στο τελικό διάλυμα Το τελικό διάλυμα έχει όγκο 10 mL + 20 mL = 30 mL = 0,03 L To CH3COOH και το CH3COONα έχουν αντίστοιχα συγκεντρώσεις Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

18. Ανάμειξη δ/των ουσιών που δεν αντιδρούν • Γράφουμε αντιδράσεις ιοντισμού / διάστασης. • Καταγράφουμε τις συγκεντρώσεις των σωματιδίων του διαλύματος και εφαρμόζουμε τη σταθερά ιοντισμού. [CH3COO-] = (0,8+x) Μ ≃ 0,8 M [CH3COOH] = (0,2-x) Μ ≃ 0,2 Μ [H3O+] = x Μ [Nα+] = 0,8 M Τελικά: [Η3Ο+] = [CH3COO−] = 4·10−5 Μ σε 25 °C: [Η3Ο+]·[OΗ−] = 10−14 ή [OΗ−] = 2,5·10−10 Μ Άρα: pH = −ℓοg[Η3Ο+] = −ℓοg[4·10−5] = 5−ℓοg4 Επιστροφή στο μενού

19. Ανάμειξη διαλυμάτων με ουσίες που αντιδρούν Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

20. Ανάμειξη δ/των ουσιών που αντιδρούν • Όταν αναμιγνύουμε διαλύματα ουσιών που αντιδρούν μεταξύ τους συνήθως ακολουθούμε την εξής πορεία: • υπολογίζουμε πόσα mol από κάθε ηλεκτρολύτη περιέχουν τα αρχικά διαλύματα. • γράφουμε τη μεταξύ τους αντίδραση και υπολογίζουμε πόσα mol από κάθε σώμα υπάρχουν στο τελικό διάλυμα. • υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις τους και στη συνέχεια γράφουμε τις αντιδράσεις ιοντισμού / διαστάσεις • τέλος εφαρμόζουμε τις σταθερές ιοντισμού και υπολογίζουμε τα ζητούμενα Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

21. Ανάμειξη δ/των ουσιών που αντιδρούν Αναμειγνύουμε 200 mL υδατικού διαλύματος CH3COOH 6 Μ με 200 mL υδατικού διαλύματος ΝαΟΗ 3 Μ. Να βρεθεί το pH του τελικού διαλύματος. (Κα = 10−5 και θ = 25 °C) • Υπολογίζουμε τα mol κάθε ουσίας στα αρχικά διαλύματα Τα αρχικά διαλύματα περιέχουν: n1 = 6·0,2 = 1,2 mol CH3COOH και n2 = 3·0,2 = 0,6 mol ΝαΟΗ • Γράφουμε την αντίδραση εξουδετέρωσης - Υπολογίζουμε τα mol κάθε ουσίας μετά την αντίδραση. • Υπολογίζουμε τις συγκεντρώσεις κάθε ουσίας στο τελικό διάλυμα Το τελικό διάλυμα έχει όγκο 200 mL + 200 mL = 400 mL = 0,4 L To CH3COOH και το CH3COONα έχουν αντίστοιχα συγκεντρώσεις Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

22. Ανάμειξη δ/των ουσιών που αντιδρούν • Γράφουμε τις αντιδράσεις ιοντισμού / διάστασης και υπολογίζουμε το pH • Τελικά έχουμε: • [CH3COOH] = (1,5 - x) M = 1,5 M • [CH3COONα] = (1,5 + x) M = 1,5 M • [H3O+] = x M [Nα+] = 1,5 Μ • Τελικά οπότε pH = 5 • O ιοντισμός του νερού είναι αμελητέος, οι προσεγγίσεις επιβεβαιώνονται διότι x << 1,5 Επιστροφή στο μενού

23. Διερεύνηση Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

24. Διερεύνηση • Όταν σε οποιοδήποτε διάλυμα προσθέτουμε καθαρό οξύ το pH μειώνεται ενώ όταν προσθέτουμε καθαρή βάση το pH αυξάνεται. • Όταν αντιδρούν οξύ με βάση και δεν ξέρουμε ποιο σώμα βρίσκεται σε περίσσεια, το υπολογίζουμε μέσω του pH του τελικού διαλύματος. • Όταν το pH είναι μικρότερο από 7 περισσεύει οξύ ενώ όταν είναι μεγαλύτερο από 7 περισσεύει βάση Σε υδατικό διάλυμα ΝaΟΗ 0,1 Μ όγκου 250 mL προσθέτουμε μια ποσότητα καθαρού HCℓ χωρίς να μεταβληθεί ο όγκος. Aν το διάλυμα που σχηματίζεται έχει pH = 2, να υπολογιστεί η μάζα του HCl που προστέθηκε. Το διάλυμα περιέχει n = 0,1⋅ 0,25 = 0,025 mol NαOH Έστω ότι προσθέσαμε n mol HCℓ Εφόσον το pH του τελικού διαλύματος είναι 2, έχει περισσέψει HCℓ, δηλαδή n > 0,025 mol Κων/νος Θέος, kostasctheos@yahoo.gr

25. Διερεύνηση • Γράφουμε την αντίδραση εξουδετέρωσης To ΗCℓ καθορίζει το pH, διότι το άλας ΝaCℓ προέρχεται από ισχυρό οξύ και ισχυρή βάση και σχηματίζει ουδέτερα διαλύματα To ΗCℓ έχει συγκέντρωση C mol/L pH = 2 τότε [H3Ο+] = 0,01 M ⇔ C = 0,01 Μ Επιστροφή στο μενού