Kémia segítség

Mitől függ egy sav (lúg) oldat pH-ja?
elsősorban a koncentrációjától (mennyire tömény az oldat)
és hogy erős vagy gyenge-e a sav (lúg), tehát a disszociáció foktól.


Melyek az erős savak? (amelyeknek még tömény oldatban is teljes a disszociációja)
sósav, kénsav, salétromsav, perklórsav

Melyek az erős bázisok? (amelyeknek még tömény oldatban is teljes a disszociációja)
nátrium-hidroxid, kálium-hidroxid

A többi közepesen erős, vagy gyenge sav (bázis)
javaslom tanulmányozásra a 4jegyű függvénytáblázat 276-278 oldalt.


hipoklórossav:

Milyen kémhatást várunk tőle?
savas

képlete: HOCl
A 4jegyű függv táblázat szerint a disszociációs állandója 3,2*10-8, tehát még az ecetsavnál is gyengébb sav (Kecetsav=1,8*10-5

HOCl ⇔ H+ + OCl-

kiindulunk 0,1 M HOCl-ből
disszociál x M

egyensúlyban van 0,1-x M HOCl és x M H+ és x M OCl-

`K=(x*x)/(0.1-x)`

`3.2*10^(-8)=x^2/(0.1-x)`

`x^2 + 0.000000032*x-0.0000000032=0`
x1=−0,000056584544757665456
x2=0,000056552544757665453

pH=-lg[H]=-lg(0,000056552544757665453)=4,25


KOH:
kálium-hidroxid
Milyen kémhatást várunk tőle?
lúgos

a kálium-hidroxid erős vagy gyenge bázis? (vagyis tömény oldatában is teljes-e a disszociáció vagy nem?)
erős bázis (tehát a disszociáció teljes még tömény oldatban is)

kalcium-klorid:
képlete: CaCl₂

összetétele alapján ez milyen anyag?
só
minek a sója?
a kalcium-hidroxid és sósav sója
a kalcium-hidroxid erős vagy gyenge bázis? (vagyis tömény oldatában is teljes-e a disszociáció vagy nem?)
gyenge (tehát a disszociáció nem teljes még híg oldatban sem)
a sósav erős vagy gyenge sav? (vagyis tömény oldatában is teljes-e a disszociáció vagy nem?)
erős sav (tehát a disszociáció teljes még tömény oldatban is)
gyenge bázis-erős sav sója oldatának milyen lesz a kémhatása?
savas (de nem annyira savas, mint egy erős savnak például a sósav oldatnak)

nátrium-karbonát:
képlete: Na₂CO₃
ugyanaz pepitában, mint a kalcium-klorid, csak itt erős bázis-gyenge sav sója szerepel

összetétele alapján ez milyen anyag?
só
minek a sója?
a nátrium-hidroxid és szénsav sója
a nátrium-hidroxid erős vagy gyenge bázis? (vagyis tömény oldatában is teljes-e a disszociáció vagy nem?)
erős bázis (tehát a disszociáció teljes még tömény oldatban is)
a szénsav erős vagy gyenge sav? (vagyis tömény oldatában is teljes-e a disszociáció vagy nem?)
gyenge sav (tehát a disszociáció nem teljes még híg oldatban sem)
erős bázis-gyenge sav sója oldatának milyen lesz a kémhatása?
lúgos (de nem annyira lúgos, mint egy erős bázisnak például a nátrium-hidroxid oldatnak)
honnan tudjuk tapasztalatból?
A kezünk ugyanúgy síkos lesz a szóda-oldattól, mint a nátrium-hidroxid oldattól. Mindkettő lúgos, oldja a szaruréteget.

salétromsav:
képlete: HNO₃

Milyen kémhatást várunk tőle?
savas

a salétromsav erős vagy gyenge sav? (vagyis tömény oldatában is teljes-e a disszociáció vagy nem?)
erős sav (tehát a disszociáció teljes még tömény oldatban is)

0,1 M CaCl₂ oldat pH-ja

CaCl₂ disszociációja (oldódása vízben):
CaCl₂ → Ca2+ + 2 Cl-

hidrolízis: Ca2+ + 2 H₂O ⇔ Ca(OH)₂ + 2 H+

disszociáció: Ca(OH)₂ ⇔ Ca2+ + 2 OH-

KCa(OH)2=3,74*10-3 (az első lépésé. Valószínűleg a második OH disszociációja annyira kicsi, hogy itt elhanyagolhatjuk).

első disszociációs lépés: Ca(OH)₂ ⇔ CaOH+ + OH-

só koncentrációja=0,1 M
Ca-ionok kiindulási koncentrációja=só koncentrációja=0,1 M
disszociál x M Ca(OH)₂
egyensúlyban van: 0,1-x M Ca(OH)₂ és x M CaOH+ és x M OH- (lásd a disszociáció egyenletet, 1 mol Ca(OH)₂-ból 1 mol Ca(OH)-ion és 1 mol OH-ion keletkezik).

`K=(x*x)/(0.1-x)`

`3.74*10^(-3)=x^2/(0.1-x)`

`3.74*10^(-4) - 3.74*10^(-3)*x=x^2`

`x^2 + 3.74*10^(-3)*x-3.74*10^(-4)=0`

x1=x=−0,021299279451384705 (ezt elvethetjük, mert negatív)
x2=0,017559279451384704 (az OH-ion koncentráció az egyensúlyban, ami ennyivel csökkenti a 0,1 M hidrogénion-koncentrációt)

[H]=0,1-0,017559279451384704=0,082440720548615296 M

pH=-lg[H]=-lg(0,082440720548615296)=1,08


Összegezve:
Mindegyik anyag oldat koncentrációja azonos: 0,1 M

növekvő pH alapján (1-14)
salétromsav (pH=1)
kalcium-klorid (pH<7, pH=1,08)
hipoklórossav (pH<7, pH=4,25)
nátrium-karbonát (pH>7, pH=7-13 közötti)
KOH (pH=13)