KONU 16 Asit-Baz Dengesi

Transkript

1 KONU 16 Asit-Baz Dengesi Hedefler ve Anahtar Becerileri Öğrenme: Hidratlı protonun doğasını gösterildiği şekilde kavramak H + (aq) or H 3 O + (aq) Arrhenius asit ve bazlarını tanımlamak ve tespit etmek. Bronsted-Lowry asit ve bazlarını tanımlamak ve tespit etmek, ve asit-baz çiftlerini belirlemek. Kuvvetli asit ve kuvvetli bazları ilişkilendirmek. Understand how the equilibrium position of a proton transfer reaction relates the strengths of acids and bases involved. Suyun öz iyonlaşmasını tanımlamak, [H 3 O + ] ve [OH - ] ilişkisini anlamak. Verilen çözeltinin PH değerini hesaplama [H 3 O + ] veya [OH - ] Verilen asit ve baz konsantrasyonunun PH değerini hesaplamak. K a veya K b için verilen zayıf asit ve zayıf bazların ve çözeltinin PH değerini hesaplamak Zayıf asit ve zayıf bazların ph değerini veya verilen K a or K b. Konsantrasyonunun yüzde iyonlaşmasını hesaplamak. Calculate K b for a weak base given K a of its conjugate acid, and similarly calculate K a from K b. Bir tuzlu su çözeltisinin asidik, bazik ya da nötr olduğunu tahmin etme. Molekül yapıların asidin gücünü tahmin etme Lewis asit ve bazlarını tanımlamak ve tespit etmek. 1

2 Arrhenius Asitler ve Bazlar -Bir asit suda çözündüğünde, hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu arttırır. -Bir baz suda çözündüğünde, hidroksit iyonlarının konsantrasyonunu arttırır. Brønsted-Lowry -Asit proton vericidir. -Baz proton alıcıdır. Asitler ve bazlar inorganik veya organik olabilir. (7 güçlü asit, 8 güçlü baz) veya (asitler COOH grubuna sahiptir) Amfiprotik* Asit veya baz bir maddenin etki edebilme yeteneğine sahip olması ö.r. HCO 3-, HSO 4 -,H 2 O *Amfiprotik Çözücü: Su ve etanol gibi hem proton alabilen hem de proton verebilen çözücüler. Bir asit suda çözündüğünde ne olur? HCl (aq) + H 2 O (l) Cl (aq) + H 3 O+ (aq) Su Brønsted-Lowry yasasına göre davranır ve asitten bir proton (H+) ayırır. Sonuç olarak, asit ve hidronyum iyonu konjüge bir baz oluşturur. 2

3 Konjuge asit ve baz HCN (aq) + H 2 O (l) HClO (aq) + H 2 O (l) CN - (aq) + H 3 O+ (aq) ClO - (aq) + H 3 O+ (aq) NH 3 (aq) + H 2 O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) Asit ve Baz Kuvveti Kuvvetli Asitler su içinde tamamen ayrışır. Konjuge bazları zayıftır. Zayıf asitler suda kısmen ayrışır. Konjuge bazları kuvvetlidir. 3

4 4

5 Asit ve Bazların Mukavemeti Herhangi bir asit-baz reaksiyonunda, denge hareket reaksiyonu güçlü baz yönüne hareket eder. H 2 O, Cl - dan çok daha güçlü bir bazdır, böylece denge saga doğru kayar, K ölçülemez. (K>>1). HCl (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + Cl - (aq) Asetat H 2 O dan daha güçlü bir bazdır, böylece denge sol tarafa doğrudur.(k<1). CH - 3 CO 2 H (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + CH 3 CO 2 (aq) Suyun Öziyonlaşması Görüldüğü gibi, su amfoteriktir*. Saf suda, bazı moleküller asit gibi, bazı moleküller baz gibi davranır. H 2 O (l) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + OH - (aq) Bu durum öziyonlaşma olarak adlandırılır. K w = [H 3 O + ] [OH ] Bu özel denge sabiti, su için iyonik ürün sabiti olarak adlandırılır.k w. At 25 C, K w = *Amfoterik: Hem asit hem de baz özelliği gösteren, asit veya bazlarla birleşebilen madde. 5

6 Su için İyonik Ürün Sabiti Sıcaklık K w = [H 3 O + ] [OH ] 0 C C C C C ph ve poh ölçeği ph = -log [H 3 O + ] poh = -log [OH - ] 25 C saf suda, K w = [H 3 O + ] [OH ] = Saf sudan yana; [H 3 O + ] = [OH - ], [H 3 O + ] = =

7 ph = -log [H 3 O + ] Birkaç madde için ph değerleri ph ölçümünün 3 yolu Turnusol Kağıdı Kırmızıdan Maviye; bazların ph>7 Maviden kırmızıya acidic, ph< 7 Belirteç ph metre 7

8 7 Kuvvetli Asit Kuvvetli asitler tamamen iyonize olurlar. 100% Hidroklorik asit HCl (aq) H + (aq) + Cl - (aq) Hidrobromik asit Hidroiyodik asit Klorik Asit 100% Perklorik Asit HClO 4 (aq) H + (aq) + ClO 4 - (aq) Nitrik Asit 100% Sülfürik Asit H 2 SO 4 (aq) Asitler: İsimlendirme Anyon Adı Asit İsmi S 2-, Sülfit iyonu CN -, Siyanür İyonu H 2 S, Hidrosülfürik asit HCN, Hidrosiyanik asit CO 3 2-, Karbonat CrO 4 2-, Kromat H 2 CO 3, Karbonik Asit H 2 CrO 4, Kromik Asit BrO -, Hipobromit NO 2-, Nitrit HBrO, hipobromik asit HNO 2, nitrik asit 8

9 Acids: Adlandırma Anion name Acid name ide ion Cl -, Klorit İyonu hydro ic acid HCl, HidroKlorik Asit ate ion ClO 3-, Klorat İyonu ic acid HClO 3, Klorik Asit ite ion ClO 2-, Klorit İyonu ous acid HClO 2, chlorous acid Kuvvetli Bazlar Kuvvetli bazlar tamamen ayrışır. Hidroksitler; Alkali Metaller (Li, Na, K, Rb, Cs) 100% NaOH (aq) Na + (aq) + OH - (aq) Ağır Alkalı Toprak Metalleri (Ca, Sr, Ba) (Sınırlı bir çözünürlüğe sahip olmasına rağmen) 9

10 K a ve K b HA (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + A - ( aq) K c = [H 3O + ] [A - ] [HA] Bu denge sabiti Asit Ayrışma Sabiti olarak adlandırılır, K a. K a = [H 3O + ] [A - ] [HA] Ayrılma Sabitleri K a değeri büyüdüğünde; asitler kuvvetlidir. 10

11 K a nın ph sını Hesaplama Formik asidin solüsyonu M, HCOOH, at 25 C is K a için formic asidin sıcaklığını hesaplama. HCOOH (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + HCOO - (aq) [H 3 O + ] [HCOO - ] K a = [HCOOH] K a nın hesaplanması için; 3 Denge konsantrasyonunu bilmemiz gerekir. [H 3 O + ] arayabiliriz, hangisi [HCOO - ] a benzerse, ph odur. K a için ph Hesaplama Şimdi, ICE tablosunu kuralım [HCOOH], M [H 3 O + ], M [HCOO - ], M Başlangıçta Kontrol Denge =

12 Yüzde İyonizasyon Hesaplama Yüzde İyonizasyon= Konsantrasyon İyonizasyonu 100% Orjinal Konsantrasyon Örneğin, Yüzde İyonizasyon= [H 3 O + ] eq 100% [HA] başlangıç [H 3 O + ] eq = M [HCOOH] initial = 0.10 M Yüzde İyonizasyon = 0.10 = 4.2% 100% K a için ph hesaplama 0.30 M Asetik Asit çözeltisinin ph sını hesaplama, HC 2 H 3 O 2, at 25 C. HC 2 H 3 O 2 (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + C 2 H 3 O 2 - (aq) Asetik asit için K a ; 25 C is K 2 a = [H 3O + ] [C 2 H 3 O - ] [HC 2 H 3 O 2 ] 12

13 K a İçin PH Hesaplama We next set up an ICE table [HC 2 H 3 O 2 ], M [H 3 O + ], M [C 2 H 3 O - 2 ], M Başlangıç Kontrol -x +x +x Denge x 0.30 x x We are assuming that x will be very small compared to 0.30 and can, therefore, be ignored. 100*K a = 100*( ) = x = (using sign. figures) Genel olarak, tahminen [HA] eq is effectively equal to [HA] 0 is valid whenever [HA] 0 is greater than 100*K a. Poliprotik Asitler 1 den fazla asit protonuna sahiptir. If the difference between the K a for the first dissociation and subsequent K a values is 10 4 or more, the ph generally depends only on the first dissociation. 13

14 Örnek (PoliProtik Asit) H 3 PO 4 (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + H 2 PO 4 - (aq) K a1 = H 2 PO 4 - (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + HPO 4 2- (aq) K a2 = HPO 2-4 (aq) + H 2 O (l) H 3 O + (aq) + PO 4 3- (aq) K a3 = H 2 C 2 O 4 (aq) H 3 O + (aq) + HC 2 O 4- (aq) K a1 = 6.5x10-2 HC 2 O 4- (aq) H 3 O + (aq) + C 2 O 2-4 (aq) K a2 = 6.1x10-5 Zayıf Bazlar Bazlar hidroksit iyonu üretmek için su ile reaksiyona girer. 14

15 Zayıf Bazlar B (aq) + H 2 O(l) HB + (aq) + OH - (aq) Bu reaksiyon için, denge sabiti ifade edilirken: K = [HB+ ] [OH - ] b [B] K b neredeyse baz ayrışma sabiti odur. Zayıf Bazlar K b can be used to find [OH - ] and, through it, ph. 15

16 Bazik Çözeltilerin ph ı 0.15 M NH 3 çözeltisinin 25 C sıcaklıkta ph I nedir? NH (aq) + H 2 O (l) NH 4 (aq) + OH (aq) K b = [NH 4 + ] [OH - ] = [NH 3 ] Baz Çözeltilerinde ph Hesabı Bilgileri çizelgeye geçirelim. [NH 3 ], M [NH 4+ ], M [OH - ], M Başlangıçta Dengede x 0.15 x x 16

17 K a ve K b at 25 C K a ve K b bu yöntemle yapılır: K a K b = K w Bu yüzden, bunlardan birisini biliyorsanız, diğerini hesaplayabilirsiniz. Sudaki anyonların reaksiyonları Anyonlar bazdır. (Biz asidin konjüge bazıdır.) Bu gibi, bir hidroliz reaksiyonunda OH - ve konjüge asit oluşturmak için; X- (aq) + H 2 O (l) HX (aq) + OH - (aq) 17

18 Sudaki Katyonların Reaksiyonu Asidik protonlara sahip katyonlar bir çözeltinin ph değerini düşürür. (NH 4 + gibi) Çoğu metal katyonu, çözeltinin ph değerini düşürmek için çözelti içinde hidratlanır. Sudaki Katyonların Reaksiyonu Attraction between nonbonding electrons on oxygen and the metal causes a shift of the electron density in water. Bu O-H bağı suyu daha polar ve daha asidik yapar. Büyük yük ve küçük boyut katyonu daha asidik hale getirir. 18

19 Katyon ve Anyon Etkisi 1. Anyon, kuvvetli asitin konjüge bazı ise, ph ı etkilemez. 2. Anyon, zayıf asitin konjuge bazıysa, ph I etkiler. 3. Katyon, zayıf bazın konjuge asitiyse, ph I azaltır. Katyon ve Anyon Etkisi 4. Güçlü Arrhenious bazının katyonları ph I etkilemez. 5. Diğer metal iyonları ph ın azalmasına neden olur. 6. Bir çözelti, zayıf bir asitin konjuge bazını içerdiğinde, ph ın etkilenmesi K a ve K b values. 19

20 Asitin Gücünü Etkileyen Faktörler Daha polar bir H-X bağı ve/veya zayıf H-X bağı mukavemeti, bileşiği daha asidik yapar. Bir satır boyunca, bir grup için üstten alta ve soldan sağa asitlik artar. Asit Gücünü Etkileyen Faktörler Oksiasitler, in which an -OH is bonded to another atom, Y, the more electronegative Y is, the more acidic the acid. 20

21 Asit Gücünü Etkileyen Faktörler Bir dizi oksiasit için, asitlik oksijen sayısı ile birlikte artar. Asit dayanımı (mukavemeti) arttığında; elektronegatif atom eklenir. Aşağıdaki asit gücü azalan oksoasitleri düzenleyelim: HClO, HClO 2, HClO 3, HBrO (Zayıftan güçlüye doğru) 21

22 Asit Gücünü Etkileyen Faktörler Rezonans karboksilik asitin konjüge bazını stabil hale getirir, ve konjüge bazı daha asidik hale getirir. Rezonans: Belli bir frekansla titreşen bir ses kaynağının, yakındaki özdeş ses kaynağını aynı frekansla titreştirmesi olayı. Lewis Asitleri adduct Lewis asitleri, elektron-çifti alıcısı olarak tanımlanır. Boş değerlik orbitaline sahip olan atomlar, lewis asiti olabilir. 22

23 Lewis Bazları Lewis bazları elektron çifti verici olarak tanımlanır. Herhangi bir Brønsted-Lowry bazı, Lewis bazı olabilir. Lewis bazları ancak, protonlar dışındaki şeylerle etkileşime girebilir. ÇEVİRİ-DÜZENLEME: MUHAMMED BAYRAM ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ