Kiseline i baze 1

Arenijusova teorija elektrolitičke disocijacije

Kiseline su elektroliti koji pri disocijaciji u vodenim rastvorima kao pozitivne jone daju isključivo jone vodonika, H⁺:

A^- ---> negativan jon kiselinskog ostatka

Baze su elektroliti koji pri disocijaciji u vodenom  rastvoru kao negativne jone daju isključivo hidroksidne jone,OH^-:

M⁺ ---> pozitivan jon metala

U vodenim rastvorima kiselina ne postoje slobodni  joni (protoni), već se oni javljaju u hidratisanom  obliku kao hidronijum-joni, H₃O⁺

Protolitička teorija kiselina i baza

Kiseline su supstance koje otpuštaju protone, a baze su supstance koje primaju protone.
Otpuštanjem protona kiselina prelazi u bazu. Par kiselina-baza je konugovani par.

Supstanca sa većim afinitetom prema protonu (nukleofilna) ponašaće se kao baza, a ona sa manjim afinitetom kao kiselina. U zavisnosti od sredine supstanca se može ponašati i kao baza i kao kiselina.

HCl – Cl^- je konjugovani par

H₂O – H₃O⁺ je konjugovani par

Protolitička ravnoteža u vodi

Ako se na ovu reakciju primeni zakon o dejstvu masa konstanta ravnoteže može da se prikaže jednačinom:

Koncentracija vode se smatra konstantom zbog slabe jonizacije, te proizvod dve konstante daje novu konstantu:

Koncentraciju  i  jona bilo kog vodenog rastvora možemo predstaviti sledećom jednačinom:

Koncentracija H⁺ i OH^- jona su jednake u destilovanoj vodi i na  , jer se voda jonizuje na isti broj  i  jona i tada je sredina neutralna:

Vodeni rastvori u kojima je koncentracija H⁺/H₃O⁺jona veća od  1*10^-7 (C(H₃O⁺) > 1*10^-7) reagovaće kiselo, a onima kojima je koncentracija H⁺/H₃O⁺ jona manja od 1*10^-7 (C(H₃O⁺) < 1*10^-7)reagovaće bazno.

Vodonični eksponent, pH

Rastvori 2

Rastvori elektrolita

Elektroliti su supstance koje čiste ili u vodenom rastvoru provode struju (kiseline; baze; kiseli, bazni i amfoterni oksidi; hidridi koji se u vodi razlažu na jone).

                    1) JAKI elektroliti: - jake kiseline

                                                  - jake baze

                                                  - rastvorne soli

                    2) SLABI elektroliti: - slabe kiseline

                                                     - slabe baze

                                                     - voda

                                                     - teško rastvorne soli (u vodi)

Arenijusova teorija elektrolitičke disocijacije

Elektroliti pri rastvaranju u vodi spontano disosuju na pozitivno i negativno naelektrisane jone.

1) Kiseline: - disosuju na H⁺jone i kiselinski ostatak.

                   - jake kiseline ---> nepovratan proces

                   - slabe kiseline ---> povratan proces

2) Baze: - disosuju na OH^- jone i jone metala

              - jake baze ---> nepovratan proces

              - slabe baze ---> povratan proces

3) Soli - disosuju na jone metala i kiselinski ostatak
           - nepovratan proces

Stepen disocijacije

 Kvantitativna mera za disocijaciju elektrolita je stepen disocijacije (α), koji se definiše kao odnos između broja disosovanih molekula (Ndis) i ukupnog broja molekula (Nuk) koji su uneti u rastvor.

α može da ima vrednosti od 0 do 1 (0-100%)

Stepen disocijacije zavisi od prirode supstance.

Konstanta disocijacije

Kd - konstanta disocijacije 

Kk, Ka - konstanta disosovane kiseline

Kv - konstandta disosovane baze

C - količinska koncentracija rastvora

Osvaldov zakon razblaženja

Pri razblaženju rastvora raste stepen disocijacije, a smanjuje se koncentracija rastvora, jer je njihov proizvod konstanta.

ILI

Stepen disocijacije elektrolita je upravo srazmeran razblaenju rastvora, tj. obrnuto srazmeran koncentraciji razblažnja.

Osvaldov zakon važi samo za rastvore slabih elektrolita.

Podela elektrolita

(iste koncentracije = 1mol/dm³)

1) Podela po stepenu disocijacije:

             a) jaki α > 70%

                       - nepovratna disocijacia, u rastvoru se pišu samo u obliku jona.

             b) umereno jaki 30% < α < 70%

                       - u zadacima se rade kao jaki elektroliti ako nije data konstanta (K) ili kao slabi elektroliti ako je data konstanta (K).

             c) slabi  α < 30%

                       - uvek je data konstanta (K).

2) Podela po konstanti diocijacije:

             a) vrlo jake kiseline Kd > 10³  

             b) jake kiseline 10^-2 < Kd < 10³ (H₂SO₃)

             c) slabe kiseline 10^-7 < Kd < 10^-2 (H₂CO₃)  

             d) vrlo slabe kiseline Kd < 10⁷ (HCN)

Izračunavanje koncentracije jona u rastvoru elektrolita

1) Kod jakih elektrolita - potpuna disocijacija

                                      - dato α ili α = 1, nije dato Kd

 C (jona) = α * Ce * Z

                                      Z - broj jona koji nastaje disocijacijom

2) Kod slabih elektrolita - disocijacija je povratan proces

                                        - prvi stepen diocijacije je najjači

                                        - uvek je dato Kd, a ako je dato α mora da se izračuna Kd.

Jonske reakcije

Reakcije koje se odigravaju između jona u vodenim rastvorima elektrolita nazivaju se jonskim reakcijama.

Ove reakcije se vrše velikom brzinom, a najčešće teku u smeru stvaranja:
       a) lako isparljivih.

       b) slabo rastvornih ili

       c) slabo disosovanih proizvoda reakcije.