Sulu Çözeltiler ve Kimyasal Denge

... konulu sunumlar: "Sulu Çözeltiler ve Kimyasal Denge"— Sunum transkripti:

1 Sulu Çözeltiler ve Kimyasal Denge
4-5 HAFTA Sulu Çözeltiler ve Kimyasal Denge Sulu Çözeltilerin Kimyasal Bileşimi Kimyasal Denge Kompleks İyonların Basamak ve Toplu Oluşum Sabitleri Sulu Çözeltilerde Denge Sabiti İfadesinde [H2O] Niçin Bulunmaz? Konjüge Asit/Baz Çiftlerinin Bağıl Kuvvetleri Tampon Çözeltiler Henderson – Hasselbalch Eşitliği

2 Sulu Çözeltilerin Kimyasal Bileşimi
Su, yeryüzünde çok bulunan, kolayca saflaştırılabilen ve zehirli olmayan bir çözücüdür.

3 Asitler ve Bazlar BrØnsted-Lowry teorisine göre;
Asit, proton veren, baz ise proton alan maddedir.  Bir asit, ancak ortamda bir proton alıcısı (bir baz) olduğu zaman proton verir.  Bir baz, ancak ortamda bir proton vericisi (bir asit) olduğu zaman proton alır. Tuz, bir asit ile bir bazın reaksiyona girmesi sonucunda oluşur. NaCl, Na2SO4 ve NaOOCCH3 (sodyum asetat)

4 KONJÜGE ASİTLER VE BAZLAR
  Konjüge baz, bir asitin proton vermesi ile oluşan türdür. asit1  baz1 + proton (H+) Asetat iyonu asetik asitin konjüge bazıdır. CH3COOH   CH3COO- + H+ Konjüge asit, bir bazın proton alması ile oluşan türdür. baz2 + proton (H+)  asit2 Amonyum iyonu da amonyak’ın konjüge asitidir.  NH3 + H+   NH4+ Bu iki eşitlik birleştirildiği zaman elde edilen eşitlik asit/baz veya nötralleşme reaksiyonudur. asit1 + baz2  baz1 + asit2 (asit-baz veya nötralleşme reaksiyonu) Bir madde ancak bir bazın bulunduğu ortamda asit; bir asitin bulunduğu ortamda ise baz gibi davranır.

5 Amfiprotik çözücüler, bazik maddelerin varlığında asit; asidik maddelerin varlığında ise baz özelliği gösterirler. Su, metanol, etanol, susuz asetik asit gibi.   NH3 + H2O  NH4+ + OH- baz asit konjüge asit1 konjüge baz2   H2O + HNO2  H3O+ + NO2- baz asit konjüge asit1 konjüge baz2

6 Otoprotoliz Otoprotoliz, aynı zamanda otoiyonlaşma olarak da bilinir ve bir maddenin moleküllerinin kendiliğinden reaksiyona girerek bir çift iyon oluşturmasını ifade eder. Baz asit  asit baz2 H2O H2O  H3O OH- CH3OH + CH3OH  CH3OH CH3O- NH NH  NH NH2-

7 Asitlerin ve Bazların Kuvvetleri
Asit Baz2  asit baz1 HClO4 + H2O  H3O+ ClO4- HCl Cl- H3PO4  H2PO4- CH3COOH CH3COO- NH4+ NH3 En zayıf Asit En kuvvetli baz

8  Farklılandırıcı çözücüde, çeşitli asitler farklı derecelerde iyonlaşırlar ve farklı kuvvete sahiptirler.   CH3COOH + HClO4  CH3COOH2+ + ClO baz asit asit baz2   Seviyeleme çözücüsünde ise, asitler tamamen iyonlaştığı için kuvvetleri arasında fark gözlenmez olur.

9 Çok kullanılan kuvvetli bazlar arasında NaOH, KOH, Ba(OH)2 ve kuvaterner amonyum hidroksit (R4NOH) sayılabilir.

10 Çok kullanılan kuvvetli asitler HCl, HClO4, HNO3 ve H2SO4 deki ilk proton, HBr, HI ve organik sülfonik asitler (RSO3H)’ dir.  

11 Kimyasal Denge Analitik Kimyada kullanılan reaksiyonlarda, reaktiflerin ve ürünlerin konsantrasyon oranlarının sabit kaldığı bir kimyasal denge durumuna ulaşılır. Denge sabiti ifadeleri, denge durumunda reaktifler ile ürünlerin konsantrasyonları arasındaki cebirsel ilişkiyi gösterir.

12 Denge Sabiti İfadeleri
Denge durumundaki reaktifler ile ürünler arasındaki ilişkiyi veren ifadeye Denge Sabiti denir.

13 Burada köşeli parantezler içindeki terimler
w W + x X  y Y + z Z Denge Sabiti Burada köşeli parantezler içindeki terimler    Tür çözünmüş bir tür ise, molar konsantrasyon cinsinde yazılır. Tür gaz ise, atmosfer cinsinden kısmı basınçlar olarak yazılır.

14 w W + x X  y Y + z Z Z türü, ortamda fazla miktarda bulunan saf bir sıvı, saf bir katı veya çözücü ise, eşitlikte gösterilmez Denge sabiti ifadesinde saf sıvı ve saf katıların gösterilmeyişinin sebebi, saf sıvı ve saf katıların aktivitelerinin 1 olarak tanımlanmasıdır.

15 w W + x X  y Y + z Z Stokiyometrik denge sabiti: Termodinamik denge sabiti: K denge sabitidir ve sıcaklığa bağlıdır.

16 Suyun İyonlar Çarpımı Sabitinin Uygulaması
2H2O  H3O+ + OH-

17 Çözünürlük Çarpımı Sabitlerinin Uygulaması, Kçç
Çok çözünen tuzların hemen hepsi, doymuş sulu çözeltilerde tamamen iyonlaşır. Ba(IO3)2(k)  Ba2+(suda) + 2IO3-(suda)   K x [Ba(IO3)2(k)] = Kçç=[Ba2+][IO3-]2 Burada elde edilen yeni sabit, çözünürlük sabiti veya çözünürlük çarpımı adını alır.

18 Bir Çökeleğin Saf Sudaki Çözünürlüğü
Ba(IO3)2(k)  Ba2+ (suda) IO3-(suda) Kçç=[Ba2+] [IO3-]2

19 Bir Çökeleğin Çözünürlüğüne Ortak İyon Etkisi
Ortak iyon etkisi, Le Chatelier prensibinden tahmin edilen bir kütle aktif etkisidir.

20 Asit ve Baz İyonlaşma Sabitlerinin Uygulamaları
Zayıf bir asit veya zayıf baz, suda çözündüğü zaman kısmen iyonlaşır. HNO2 + H2O  H3O+ + NO2- Burada Ka, nitröz asit için iyonlaşma sabiti adını alır. Benzer şekilde, amonyak için baz iyonlaşma sabiti ise şöyledir: NH3 + H2O  NH4+ + OH- Burada Kb, amonyak bazının iyonlaşma sabiti adını alır.

21 Bu eşitlik, bütün konjüge asit/baz çiftleri için geçerlidir.
Konjüge Asit/Baz Çiftleri İçin İyonlaşma Sabitleri  NH3 + H2O  NH4+ + OH- NH4++ H2O  NH3 + H3O+ hidroliz Bu eşitlik, bütün konjüge asit/baz çiftleri için geçerlidir.

22 Bir bazın iyonlaşma sabitini bulmak için, bu bazın konjüge asitine ait asit iyonlaşma sabiti bulunur ve 1,00x10-14 bu değere bölünür. NH4++ H2O  NH3 + H3O+  NH3 + H2O  NH4+ + OH-

23 Konjüge Asit/Baz Çiftlerinin Bağıl Kuvvetleri
Bir konjüge asit/baz çiftinin asit formunun kuvveti azaldıkça, baz formunun kuvveti artar. Doğal olarak bunun tersinin de doğru olacağı açıktır. Bu nedenle, asit-iyonlaşma sabiti 10-2 olan bir asitin konjüge bazının baz-iyonlaşma sabiti dir. Ka.Kb= 1,00 x10-14 = 1,00 x10-14

24 Zayıf Asit Çözeltilerinde Hidronyum İyonu Derişimi
Bir HA zayıf asiti suda çözündüğü zaman, hidronyum iyonu veren iki denge meydana gelir HA + H2O  H3O+ + A- 2H2O  H3O+ + OH- [H3O+] Toplam= [H3O+]Asit+ [H3O+]Suyun iyonlaşması [H3O+] Toplam =[A-] + [OH-] ihmal CHA= [A-]+ [HA] CHA= [H3O+] + [HA] [HA] = CHA - [H3O+] [H3O+]  [A-]

25 [H3O+]2 + Ka [H3O+] – KaCHA= 0 [H3O+]2 + Ka [H3O+] – KaCHA= 0
x2 +ax-ab=0 [H3O+]2 + Ka [H3O+] – KaCHA= 0 ihmal [H3O+]2 – KaCHA= 0 [H3O+]2 = KaCHA

26 Zayıf Baz Çözeltilerinde Hidronyum İyonu Derişimi
NH3 + H2O  NH4+ + OH-

27 Zayıf bir asit, kuvvetli bir baz ile veya
9C TAMPON ÇÖZELTİLER Zayıf bir asit, kuvvetli bir baz ile veya zayıf bir baz kuvvetli bir asit ile titre edildiği zaman, konjüge asit/baz içeren bir tampon çözelti oluşur. Tampon çözelti, konjüge asit/baz çiftinin bulunduğu ve pH değişimlerine karşı direnç gösteren çözelti olarak tarif edilir. Kimyacılar, bir çözeltinin pH’sını belirli bir seviyede ve sabit olarak tutma ihtiyacını duydukları zaman, tampon çözelti kullanırlar.

28 Tampon Çözeltilerin pH’sının Hesaplanması
Zayıf asit/ Konjüge Baz Tamponları Bir HA zayıf asiti ve bunun konjüge bazı olan A- türünü, içeren bir çözelti, aşağıdaki yarışmalı iki dengenin durumuna bağlı olarak asidik, nötral veya bazik olabilir: HA + H2O  H3O+ + A- Çözelti asidik olur A- + H2O  OH- + HA Çözelti bazik olur

29 Tampon çözeltiler 2 çeşittir,
Asidik tampon çözeltiler; Zayıf bir asit, konjüge çiftini içeren tuz (Zayıf bir asitkuvvetli baz) CH3COOH / NaCH3COO Bazik tampon çözeltiler; Zayıf bir baz, konjüge çiftini içeren tuz (Zayıf bir bazkuvvetli asit) , NH3 / NH4Cl

30 Zayıf asit/ Konjüge Baz Tamponları
CH3COOH / NaCH3COO HA + H2O  H3O+ + A- A- + H2O  OH- + HA

31 Bir zayıf baz ve bunun konjüge asiti olan bir çözeltiden hazırlanır
Zayıf Baz/ Konjüge Asit Tamponları NH3 / NH4Cl Bir zayıf baz ve bunun konjüge asiti olan bir çözeltiden hazırlanır NH4+ + H2O  NH3 + H3O+ NH3 + H2O  NH4+ + OH-