ÇÖZELTILERDE DENGE. Asitler ve Bazlar

Transkript

1 ÇÖZELTILERDE DENGE Asitler ve Bazlar

2 Zayıf Asit ve Bazlar Değişik asitler için verilen ph değerlerinin farklılık gösterdiğini görürüz. Bir önceki konuda ph değerinin [H₃O + ] ile ilgili olduğunu gördük. Demek ki bu fark [H₃O + ] ile alakalı diyebiliriz. Asit ve bazların su ile etkileşimi sonucu H₃O + ve OH - iyonları verdiği reaksiyonlara ayrışma (iyonlaşma) reaksiyonları denir. Bu tersinir reaksiyonlarda kurulan denge de ayrışma dengesi olarak adlandırılır. Buna göre, suda %100 iyonlaşmayan asit ve bazlara zayıf asit zayıf baz denir.

3 K A Asitlik Sabiti CH₃COOH (aq) + H₂O(s) H₃O + (aq) + CH₃COO- (aq) denge reaksiyonu için K c ; K c = [H₃O]+ [CH₃COO] - [CH₃COOH] [H₂O] olarak yazılır. Sabit olan [H₂O] değeri K c ile çarpılırsa K A asitlik sabiti elde edilmiş olur. K A = [H₃O]+ [CH₃COO] - [CH₃COOH] Aynı işlemle bazlık sabiti de bulunur.

4 Bazı zayıf asit örnekleri ve K A değerleri: HNO₂ (1,7x10 - ¹), HClO (3,0x10 - ⁸)

5 Örnek 0,1 M HClO₂ ve 0,1 M NH₃ çözeltilerinin ayrışma oranlarını hesaplayınız. HClO₂(aq) + H₂O (s) ClO₂ - (aq) + H₃O + (aq) Baş. 0,1 M - - Değ. -x +x +x Den. (0,1-x)=0,1 x x K A = [ClO₂]- [H₃O] + [HClO₂] = x.x 0,1 = x² = 1,0x10 - ² x = 3,15x10 - ² 0,1

6 Ayrışma oranı = [ClO₂] - veya [H₃O] + Çözelti derişimi = [HClO₂] = 3,15x10- ² 0,1 = x100 = 31,5 % 31,5 olur.

7 NH₃ (aq) + H₂O(s) NH₄ + (aq) + OH - (aq) Baş. 0,1 - - Değ. -x +x +x Den. (0,1-x)=0,1 x x K B = [NH₄]+ [OH] - [NH₃ ] = x² 0,1 = 1,8x10- ⁵ x = 1,34 x 10 - ³ M Ayrışma oranı = 1,34x10- ³ x100 = 1,34 %1,34 olur. 0,1

8 Konjuge Asit-Bazlarda K A ve K B İlişkisi K A (zayıf asit) x K B (asidin konjuge bazı) = K su eşitliğini verir. Örnek K A = 2,5x10 - ⁷ olan asidin konjuge bazının K B değeri kaçtır? Çözüm K A x K B = K su = 1x10 - ¹⁴ (2,5x10 - ⁷) x K B = 1x10 - ¹⁴ K B = 4x10 - ⁸ olur.

9 Hidroksit Tipi Bazlar Yapısında OH - bulunan bazlardır, NaOH ve Cd(OH)₂ gibi. Bu tip bazlardan, Bazılarının sudaki çözünürlük dengeleri sağa (ürünler yönüne) kayar. Bunlar kuvvetli bazlardır. NaOH ve KOH bu gruba örnektir. Bazılarının ise çözünürlük dengeleri sola (girenler yönüne) kayar. Bunlar zayıf bazlardır. Cd(OH)₂, Fe(OH)₃ bu gruba örnektir.

10 Asit ve Bazlarda Kuvvet Karşılaştırması Asit ve bazlarda kuvvet karşılaştırması onların suda ayrışma oranları ile ilgilidir. İyonlaşmayı etkileyen birçok etken vardır. Şimdi bunları bazı serilerden örnekler vererek açıklayalım.

11 HF, HCl, HBr, HI Bu seride asitlik kuvvetinden bahsederken bağ uzunlukları ve enerjilerinden de bahsetmeliyiz. Bu tarz bileşiklerde eğer iyonlaşma sırasında proton kolayca ayrılıyorsa iyonlaşma kolay olur. Bu da asitliğin kuvvetinin yüksek olması anlamına gelir. Ancak proton kolayca kopmuyorsa aradaki bağ kuvvetli, bağ enerjisi yüksek demektir. Bağ kuvvetli olduğundan iyonlaşma daha zor gerçekleşir. Bu da asitlik kuvvetinin düşük olması anlamına gelir.

12 Bağ enerjisi İyonlaşma Asidik kuvvet Bağ enerjisi İyonlaşma Asidik kuvvet

13 Örneğin bağ kuvvetlerine göre aşağıdaki bileşikleri sıralarsak, HF > HCl > HBr > HI olduğunu görürüz. Peki bu bilgiyle, bileşikleri asitlik kuvvetine göre sıralar mısınız?

14 Oksiasitlerde Kuvvet Karşılaştırması 1. Oksiasitlerde, oksijen dışındaki bir merkez atoma oksijen bağlanır, oksijene de hidrojen atomu bağlanır. Örneğin, H O Cl (HClO asidi) Bu durumda merkez atomun yükseltgenme basamağı ne kadar büyük olursa asit o kadar kuvvetli olur. Örneğin, HClO < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄

15 2. Diğer bir durum da oksiasitlerdeki halojen değişiminin asidik kuvvetliliğe etkisidir. Örneğin HClO, HBrO, HIO asitlerinde kuvvet sıralaması nasıldır? Burada önemli olan halojenlerdeki elektronegatiflik sıralamasıdır. Çünkü elektronegativitesi büyük olan, oksijene daha sıkı bağlanmış demektir. Bu da protonun daha kolay kopabilmesi yani asitlik kuvvetinin artması demektir.

16 Verilen halojenlerdeki elektronegativite sıralaması, F > Cl > Br > I şeklindedir. Buna göre kuvvet sıralaması nasıl olur?

17 İyonik Türlerde Asit ve Bazlık Bir iyonun H₃O + ve OH - iyonları vermek üzere su ile verdiği reaksiyon hidroliz olarak adlandırılır. Genellikle anyonlar baz, katyonlar ise asit özellik gösterir. Örneğin, Cu² +, Fe³ + asit özellik gösterirken, CN -, F -, CO₃² - baz özellik gösterir.

18 ph Değerlerinin Hesaplanması 1. Kuvvetli Asitler Kuvvetli asitler suda %100 e yakın iyonlaştıklarından reaksiyonları tek yönlü ok ile gösteririz. HCl (g) + H₂O (s) Cl - (aq) + H₃O+ (aq) Hesaplama için bu reaksiyondan yararlanalım. Örnek: 0,001 M HCl çözeltisinin ph değeri nedir?

19 Cevap: HCl (g) + H₂O (s) Cl - + (aq) H₃O+ (aq) Baş: 0, Değ: -0,001 +0,001 +0,001 Den: - 0,001 0,001 ph = -log[h₃o + ] = -log 10 - ³ = 3 NOT! Çözündüğünde molekül başına tek proton veren asitlere monoprotik asit, tek OH - iyonu veren bazlara monoprotik baz denir.

20 Örnek: 0,025 M HI çözeltisinden 40 ml alınıp saf su eklenerek 100 ml çözelti elde ediliyor. Elde edilen çözeltinin ph değerini hesaplayınız. C derişik x V derişik = C seyreltik x V seyreltik 0,025 x 40 = C seyreltik x 100 C seyreltik = 0,025 x 40 = 0,01=10 - ² M [H₃O] ph = -log 10 - ² = 2

21 2. Kuvvetli Bazlar Kuvvetli bazlarda da durum aynıdır. Örnek: KOH kuvvetli bazı için %100 iyonlaşma sözkonusu ise, 0,01 M KOH çözeltisinin poh değeri, poh = -log [OH - ] = -log 10 - ² = 2 olur. ph + poh = 14 ph = 14 poh = 14-2 = 12 olur.

22 3. Zayıf Asitler Zayıf asit ve bazlar %100 iyonlaşmazlar demiştik. Bu nedenle böyle çözeltilerin ph değerini hesaplarken onların ayrışma değerlerine (K A ve K B ) ihtiyacımız vardır. (K A HClO = 3x10 - ⁸ ) HClO (aq) + H₂O (s) ClO - (aq) + H₃O+ (aq) Baş: 0,1 M - - Değ: -x +x +x Den: (0,1-x) x x K A = x² = 3x10 - ⁸ x² = 3x10 - ⁹ x = 1,73x10 - ³ ph = 3-0,23 = 2,77 0,1

23 NOT! [H₃O] + = CA xk A formülü kullanılabilir. Ancak C A >> 10 - ⁶ M için geçerlidir. Ör: [H₃O] + = 8 0,1x 3x10 = 1,73x10 - ³ ph = 3-0,23 = 2, 77 olur.

24 4. Zayıf Bazlar Zayıf asitlerdeki durumlar zayıf bazlarda da geçerlidir. İsterseniz pratik yolumuz ile bir örnek çözelim: CH₃NH₂ (aq) + H₂O (s) CH₃NH₃ + (aq) + OH- (aq) 0,01 M K B = 2,5x10 - ⁴ olan bazın ph değeri =? Cevap: [OH - ] = C xk = 4 0,01 x 2,5x10 B B [OH - ] = 6 2,5 x10 = 1,6 x 10 - ³ poh = 2,8 ph = 14-2,8 = 11,2