• Εισαγωγή
• Ρυθμιστικά ηλεκτρολυτικά διαλύματα ή συστήματα
• Γιατί το pH των ρυθμιστικών διαλυμάτων αλλάζει δύσκολα.
• Ερωτήσεις

Η χημική ισορροπία για ένα ασθενές μονοπρωτικό οξύ περιγράφεται με την παρακάτω αντίδραση:

Αν στο διάλυμα αυτό προστεθεί οξύ τότε αυξάνεται η συγκέντρωση των Η₃Ο⁺. Όμως σύμφωνα με την αρχή του Le Chatelier και  Van't Hoff η χημική ισορροπία θα μετατοπισθεί προς τα αριστερά με αποτέλεσμα να ελαττωθεί ο βαθμός ιονισμού του οξέος. Μπορούμε να δούμε καλύτερα το φαινόμενο αυτό, μελετώντας το παρακάτω παράδειγμα:
 
 

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

Α) Ποιος είναι ο βαθμός ιοντισμού διαλύματος CH₃COOH 0,1 M ;

Β) Ποιος είναι ο βαθμός ιοντισμού του παραπάνω διαλύματος όταν σε ένα λίτρο του προστεθούν 0,1 mole HCl;

Δίνεται Κ_{a = 10^-5}

ΛΥΣΗ

Α) Το CH₃COOH διίσταται σύμφωνα με την αντίδραση:

Η K_a του οξέος θα είναι:

Άρα x² = 10^-5.0,1και τελικά x = 10^-3

 Θεωρήσαμε ότι 0,1 - x = 0,1 διότι οπότε τελικά,

B) To HCl επειδή είναι ισχυρός ηλεκτρολύτης, διίσταται σύμφωνα με την αντίδραση

0,1 Μ		0,1 Μ	0,1 Μ

Η K_a του οξέος θα είναι:

Θεωρήσαμε ότι [CH₃COOH] = 0,1 - x' =0,1 και [ H₃O⁺] = 0,1 + x' = 0,1 διότι 

Τελικά, α’ = =10^-4

Παρατηρούμε την διαφορά στον βαθμό ιονισμού, από α = 0,01 σε α’ = 0,0001.

Ρυθμιστικά ηλεκτρολυτικά διαλύματα ή συστήματα

Αν θέσουμε C_βασ την συγκέντρωση του Α^- ( η Α^- είναι η συζυγής βάση του ΗΑ.) Η C_βασ θα είναι βέβαια, σαν αριθμητική τιμή, ίδια με την αρχική συγκέντρωση του άλατος.

Η αντίδραση ιονισμού του ασθενούς οξέος, που η συγκέντρωσή του είναι C_οξ γράφεται:

Η ύπαρξη του κοινού ιόντος Α^- αναμένεται να περιορίσει τον ιονισμό του ασθενούς οξέος, δηλ. η ισορροπία θα μετατοπισθεί προς τα αριστερά.

Από την σταθερά ιονισμού του οξέος προκύπτει :

                                                                           (1)

Επειδή όμως το x είναι πολύ μικρό, δηλ.    το x μπορεί να παραληφθεί οπότε προκύπτει:

Με λογαρίθμηση και των δύο μελών της (2) και πολλαπλασιασμό με -1 έχουμε:

και τελικά

Η σχέση (3) είναι γνωστή σαν εξίσωση των Henderson - Hasselbalch. Αν η C_βασ είναι ίδια με την C_οξ, τότε το pH=pK_a. Ακριβώς όμοια πράγματα ισχύουν και για τα ρυθμιστικά διαλύματα του τύπου NH₄Cl και NH₃. Στην περίπτωση αυτή οξύ είναι το ιόν ΝΗ₄⁺ και η συζυγής βάση του είναι η ΝΗ₃ και ο αντίστοιχος τύπος είναι:

                                              (4)
 
 
 

Γιατί το pH των ρυθμιστικών διαλυμάτων αλλάζει δύσκολα.

Αν αραιώσουμε το διάλυμα, τότε θα μεταβληθεί και η C_οξ και η C_βασ, όμως το κλάσμα

Βλέπε τα παρακάτω διαγράμματα. 

Διακρίνουμε λοιπόν τις παρακάτω περιπτώσεις:

Αν προσθέσουμε ένα ισχυρό οξύ, π.χ. HCl, τότε τα ιόντα H₃O⁺ που προκύπτουν με τη συζυγή βάση Α^- σχηματίζουν αδιάστατα μόρια ΗΑ οπότε η επίδραση στο pH είναι πολύ μικρή.

• Αν προσθέσουμε μια ισχυρή βάση, π.χ. ΚΟΗ, τότε τα ιόντα ΟΗ^- που προκύπτουν αντιδρούν με τα μόρια του αδιάστατου ΗΑ σύμφωνα με την αντίδραση,

          οπότε το pH πάλι δεν μεταβάλλεται σημαντικά.
 
 
 
 

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ

α)  Υπολογίστε το pH διαλύματος που περιέχει CH₃COOH 0,2 M και CH₃COONa 0,3 M

β) Ποιο θα ήταν το pH του διαλύματος του CH₃COOH 0,2 M χωρίς την παρουσία άλατος; Δίδεται K_a = 1,8.10^-5

ΛΥΣΗ

α) Πρώτα υπολογίζουμε το pK_a από το K_a,

Κατόπιν εφαρμόζοντας την σχέση έχουμε

Άρα το pH του ρυθμιστικού διαλύματος θα είναι 4,92. Μελετώντας το παραπάνω αποτέλεσμα διαπιστώνουμε ότι το pH ενός ρυθμιστικού διαλύματος καθορίζεται βασικά από την K_a του ασθενούς οξέος και λιγότερο από τις συγκεντρώσεις των συστατικών του.

β) Το οξικό οξύ ιονίζεται σύμφωνα με το σχήμα:

Οπότε για την K_a του οξέος έχουμε:

θεωρήσαμε δηλαδή ότι το Χ είναι πολύ μικρό σε σχέση με την αρχική συγκέντρωση του οξέος, διότι 

οπότε     [CH₃COOH] = 0,2

οπότε τελικά pH = -log1,9.10^-3 δηλ. pH = 2,72.

Σαν συμπέρασμα μπορούμε να πούμε ότι λόγω της ύπαρξης κοινού ιόντος ο ιονισμός του οξέος έχει περιοριστεί σημαντικά, γι' αυτό και το pH από 2,72 έγινε 4,92.
 
 

 

Ερωτήσεις

• Α) 4,077

• Β) 5,432

• Γ) 8,568

• Δ) 8, 370

 
Α) 1,7

Β) 0,85

Γ) 3,4

Δ) 4,77

Ε) 2,38

 Να γραφεί η αντίδραση.

Πατήστε εδώ να δείτε την απάντηση

 
 

Α) 4,12

Β) 4,91

Γ) 5,12

Δ) 7,00

Α) HCl

Β) NaCl

Γ) CH₃COOH

Δ) NaNO₂