Katse b : Sademete tekke ja lahustuvuskorrutise seos Töö eesmärk : Uurida sademe tekkimist Reaktiivid: 0,1 M plii(II)nitraat [Pb(NO3)2] ; 1 M Naatriumkloriid (NaCl), destilleeritud vesi Töö käik : Kahte TAP pessa mõõta ca 4 tilka 0,1 M plii(II)nitraadi lahust. Ühte pessa lisada 4 tilka 1M NaCl lahust ja teise 1 tilk 1M NaCl ja 3 tilka destilleeritud vett. Jälgida, kummas pesas tekib sade? Võrrelda katsetulemusi arvutuslike tulemustega, võttes arvesse, et aine sadeneb, kui ioonkorrutis lahustuvuskorrutise avalduses ületab lahustuvuskorrutise väärtuse. Või vastupidi, kui ioonkorrutis jääb väiksemaks lahustuvuskorrutisest, siis sadet ei teki. Arvutame, kui suur on Pb2+ - ja Cl- - ioonide kontsentratsioon lahustes enne ja pärast NaCl lisamist., arvestades lahjendamist reaktiivide segamisel, ning leiame ioonide kontsentratsioonide korrutised vastavalt lahustuvuskorrutise avalduse paremale poolele: KS = CPb2+ · (CCl-)2 (mol dm-3)3
· Amfolüüt-Solvent käitub nii aluse kui ka happena · Autoprotolüüs · H2O + H2O H3O+ + OH- · NH3 + NH3 NH4+ + NH2- Hapete ja aluste tugevus · Tugevus sõltub dissotsieerunud molekulide hulgast, see aga sõltub solvendist Keemiline tasakaal · Le Chatelier printsiip- kui mingi välismõju (temp., rõhk, konts.) rikub keemilist tasakaalu, siis kulgevad süsteemis selle mõju tagajärgi vähendavad reaktsioonid, mis viivad süsteemi uude tasakaaluolekusse. · Tasakaalukonstant Vee ioonkorrutis Happe ja aluse dissotsiatsioonikonstandid Dissotsiatsioonikonstandid konjugeeritud happe-alus paarile Vesinikioonide kontsentratsioon nõrkade hapete lahustes Vesinikioonide kontsentratsioon nõrkade aluste lahustes Iseseisev töö ja kordamine · Aktiivsus- (a, mol/dm3).ioonide näiv, efektiivne kontsentratsioon, mis iseloomustab lahuse tegelikke omadusi ja on väiksem (või võrdne) arvutuslikust
Vesi on väga nõrk elektrolüüt. H2O ⇄ H+ + OH‾ Tasakaal on nihutatud peaaegu täielikult dissotsieerunud vormi poole s.t. vasakule. H+ + H2O → H3O+ Oksooni vorm Tasakaaluline ja keemiliselt pöörduv protsess. Järelikult saame kirjutada tasakaalukonstandi: Kα=[H+]·[OH‾] [H2O] 25˚C juures: Kd=1,8·10‾16 [H2O]=55,56 mol/l Ühendades need kaks arvu, saame uue konstandi Kv — vee ioonkorrutis. Kv=[H+]·[OH‾] Vee ioonkorrutis on püsival temperatuuril konstantne suurus. Ioonkorrutis ja tema väärtus on iseloomulikud igasugusele veele ja vesilahusele. Ta väärtus ei sõltu sellest, kas vesilahuses on lahustunud elektrolüüte ja millisel kontsentratsioonil. Sõltub ainult temperatuurist. Temp. Kv 0˚C 0,113·10‾14 25˚C 10‾14 100˚C 59·10‾14 tasakaal H+ ja OH‾ vahel eksisteerib igasugustes vesilahustes. Kui [H+] kasvab, väheneb [OH‾] sama
K= c 2 , 1- c K dissotsiatsioonikonstant, c elektrolüüdi molaarne kontsentratsioon. Tugevate elektrolüütide lahustes erineb ioonide vastastiktoime tõttu nende efektiivne kontsentratsioon tegelikust kontsentratsioonist: aktiivsus (a) efektiivne kontsentratsioon: a = c , c molaarne kontsentratsioon; aktiivsustegur (enamasti < 1). 3. Vee ioonkorrutis, vesinikeksponent [ H+ ][ OH- ] Vesi on väga nõrk elektrolüüt: K H 2O = 1.8 10 16 ( T = 25 °C ). [ H 2 O] Vee ioonkorrutis: Kw = [H+][OH-] , Kw 10-14 ( T = 25 °C ); puhtas vees: [H+] = [OH-] = 10-7 M; happelises lahuses: [H+] > 10-7 ; aluselises lahuses: [OH-] > 10-7 . Vesinikeksponent, pH ( T = 25 °C ): pH = -log aH+ - log [H+] ;
K= ≈ cα 2 , α ≈ 1− α c K – dissotsiatsioonikonstant, c – elektrolüüdi molaarne kontsentratsioon. Tugevate elektrolüütide lahustes erineb ioonide vastastiktoime tõttu nende efektiivne kontsentratsioon tegelikust kontsentratsioonist: aktiivsus (a) – efektiivne kontsentratsioon: a = γ⋅c , c – molaarne kontsentratsioon; γ – aktiivsustegur (enamasti γ < 1). 3. Vee ioonkorrutis, vesinikeksponent [ H+ ][ OH− ] Vesi on väga nõrk elektrolüüt: K H 2O = ≈ 1.8 ⋅ 10 –16 ( T = 25 °C ). [ H 2 O] Vee ioonkorrutis: Kw = [H+][OH-] , Kw ≈ 10-14 ( T = 25 °C ); puhtas vees: [H+] = [OH-] = 10-7 M; happelises lahuses: [H+] > 10-7 ; aluselises lahuses: [OH-] > 10-7 . Vesinikeksponent, pH ( T = 25 °C ): pH = -log aH+ ≈ - log [H+] ;
Nii hakkab aurufaasi kogunema kõrgema keem. temperatuuriga aine ja vedelfaasi madalama keem. temperatuuriga aine Aseotroopne lahus lahus, kus on selline koostise vahekord, mistõttu mõlema komponendi keemistemperatuur on sama ja neid ei saa destilleerimisel eraldada Ostwaldi lahjendusseadus pH ja vee ioonkorrutis Nõrkades hapetes leitakse K järgi ja selle järgi pH, sest akt. ei ole nii olulised Tugevates hapetes lisatud happe konts. on võrdne prootonite konts. Seda korrutatakse aktiivsusteguriga , mis leitakse tabelist. 6 Füüsikaline keemia Kristian Leite Materjalid/ainet andis Kalju Lott Elektrokeemia ja keemiline kineetika
Aktiivne kontsentratsioon [a = c]; a näiline konts. aktiivsustegur (=näiline ). Aktiivsustegur näitab, millise määäaga on lahus kôrvale kaldunud ideaalsest. Reeglina < 0. Mida konstentreeritum lahus (kôikide ainete c), seda väiksem . Ioontugevus 1) 1 elektrolüüt (NaCl) I = cNaCl. 2) 2 elektrolüüti (NaCl (0,1M) + Na2SO4 (0,2M)). [I = 0,5(c1Z12 + c2Z22 + ...)] = 0,5[(0,1 + 20,2)12 + (0,2)22 + (0,1)12] IV Vee ioonkorrutis, vesinikeksponent. K = [H][OH] / [H2O] = 1,810-16 (H2O H + OH). c(H2O) = 1000g / 18/g/mol = 55,56. K näitab, kui suur hulk dissotseerub, tugevate hapete puhul pea lôpmatu. Vee ioonkorrutis [Kw = [H+][OH-] = 10-14] [Kw = K[H2O]]. Puhta vee ioonide konts: [H] = [OH] = 10-7 (toatemperatuuril). Vesinikeksponent 1) Ainult nôrkade hapete korral: pH = -log[H]. 2) Kehtib alati: pH = -logaH+; a aktiivsus. Pisarad pH = 7,5; maomahl pH = 1,7; tomatimahl pH = 4,5. pH oleneb
Dissotsiatsiooni tasakaalu nihutamine dissotsiatsioonimäär oleneb temp, aine iseloomust ja kontsentratsioonist. Mida väiksem on Kc (Kc << 1), seda nõrgema elektrolüüdiga on tegemist. Aga mida suurem on pK, seda nõrgem elektrolüüt pK = - log (Kc). Tugevad happed ja alused: HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, NaOH, KOH, LiOH, Ba(OH)2 . Vee dissotsiatsioon vee molekulid on dissotsieerunud ioonideks. 2H2O H3O+ + OH- Vee ioonkorrutis (Kw) konstant, mis kehtib kõigis vesilahustes (ja näitab, et vee molekulide kontsentratsioon on peaaegu võrdne vee üldkontsentratsiooniga). Kc · [H2O] = Kc · CH2O = [H+] · [OH-] = const = Kw Vee ioonkorrutise väärtus 22 oC juures: = 0,9978 g/cm3, CH20 = 55,4 mol/l, Kw = 1,8 · 10-16 · 55,4 = 1,0 · 10-14 pH vesilahuste happesuse-aluselisuse mõõt. pH = - log [H+]. Happeline lahus [H+]
on tegu. 2) kui happe-aluse lahuses on mõlema dissotsatsioonikonstandid K h /a võrdsed, siis lahus on neutraalne. 3) mida väiksem on p K h /a ( pK h/ a = - log K h /a ), seda tugevama aluse/happega on tegu. VEE IOONKORRUTIS vee dissotsieerumine: H2O ⇋H+ + OH- Puhtas vees: [H+] = [OH-] = 10-7 M; happelises lahuses: [H+] > 10-7 ; aluselises lahuses: [OH-] > 10-7 Antud temperatuuril on Kw konstantne suurus, mis ei sõltu ei veele lisatud elektrolüütide iseloomust ega kontsentratsioonist. Kw sõltub temperatuurist. VESINIKEKSPONENT vesinikeksponent: pH=-log a H+ =-log [H+]
Aktiivsus on efektiivne molaarne kontsentratsioon, mis määrab lahuste omadused (elektrijuhtivuse, osmootse rõhu jne). Aktiivsuse ja kontsentratsiooni vahel kehtib järgmine seos: a = c, (14) kus on aktiivsustegur. Tavaliselt on väärtus ühest väiksem, väga lahjades lahustes läheneb väärtus ühele. B. Vee ioonkorrutis. Hapete ja aluste lahuste pH Paljude keemiliste, füüsikalis-keemiliste ja biokeemiliste protsesside kulgemisel on oluline keskkonna happelisus, s.o. H+-ioonide kontsentratsioon lahuses. Vesi väga nõrga elektrolüüdina dissotsieerub vähesel määral ioonideks: H2O H+ + OH-. Vesilahuses [H+][OH-] = Kw, (15) kus Kv on vee ioonkorrutis
· hägusus Mida madalam on pH, seda rohkem H+ ioone on. · lõhn · maitse · värvus · Elektrijuhtivus (siimens (S)) · Läbipaistvus (heljumite sisaldus vees) puhtas vees on võrdne arv H+ ja OH- ioone [H+] = [OH-] =1· 10 -7 · Kuivjääk (üldine lahustunud ainete sisaldus vees. Määratakse ioonkorrutis [H+] · [OH-] = 1·10-14 filtreeritud vee kuivaksaurutamisega ja kuivatamisega 105 °C juures (mg/L). · Oksüdeeritavus (orgaaniliste ainete sisaldus vees (mgO/L või mg KMnO4/L) Sõltuvalt keskonna iseloomust on pH väärtused erinevad: · pH (tavaliselt piirides 5,5-7,5) neutraalne keskkond [H+] = [OH-] pH = 7
seotud. H3O+ ja OH- ioonide kontsentratsioonide numbriliseks väljendamiseks kasutatakse keemias enamasti pH skaalat: pH=-log[H+] Keemiline tasakaal, tasakaalukonstant (termodünaamiline kontsentratsiooniline)- Le Chatelier printsiip- kui mingi välismõju (temp, rõhk, konts.) rikub keemilist tasakaalu, siis kulgevad süsteemis selle mõju tagajärgi vähendavad reaktsioonid, mis viivad süsteemi uude tasakaaluolekusse. wW + xX yY + zZ Tasakaalukonstant K= Vee ioonkorrutis valemi tuletamine- 2H2O = H3O+ + OH- K= K[H2O]2= Kw= [H3O+][OH-] -logKw=-log[H3O+]-log[OH-] pKw = pH + pOH Nõrkade hapete ja aluste dissotsiatsioonikonstandid- Mida suuremad on dissotsiatsioonikonstantide Kh ja Ka väärtused, seda tugevama happe või alusega on tegemist Nõrkade hapete ja aluste vesilahuste pH arvutamine Standardlahused neutralisatsiooni tiitrimisel, protolüütilisel tiitrimisel neutr: titrandiks Tugevad happed ja alused: HCl, HClO4, H2SO4 NaOH, KOH
Puhverlahuste omadused: Lahjendamisel puhverlahuste pH peaaegu ei muutu. Happe voi lahuse lisamisel muutub pH vahe. Lahuse pH on ligikaudselt arvutatav. Puhverlahustel on oluline roll keemilistes ja bioloogilistes süsteemides. Organismis varieerub pH suuresti - maomahl 1.5, veri 7.4. Nende väärtuste säilitamise eest hoolitsevad keerulised puhversüsteemid. Ka paljude analüüside (näit. sadestamine) läbiviimisel on oluline hoida keskkonna pH muutumatuna. 68. Vee dissotsiatsioon. Vee ioonkorrutis, vesinikeksponent, lahuse pH skaala. pH – suurus, mis iseloomustab vesinikioonide konsentratsiooni lahuses. Mida madalam on pH, seda rohkem H+ ioone on. Vee ioonkorrutis [H+] • [OH-] = 1•10-14 Vesi on vähesel määral dissotsieerunud ioonideks: H2O H+ + OH- pH = – log [CH+] Lahuse pH (vesinikeksponent) on lahuses sisalduvate vesinikioonide kontsentratsioonide negatiivne kümnendlogaritm. pH mõõdetakse ainult vesilahustes.
67. Puhverlahuste koostis ja puhverdava toime põhimõte. Puhverlahused. Puhverlahused on mõningate ainete vesilahused, mis suudavad lahusesse lisatud vesinik- (H+) või hüdroksiidiioone (OH-) siduda, ilma et nende pH seejuures märgatavalt muutuks. Puhverlahused koosnevad enamasti kas nõrgast alusest ja selle soolast tugeva happega või nõrgast happest ja selle soolast tugeva alusega. Puhverlahused tekivad alati nõrga aluse või happe tiitrimise käigus. 68. Vee dissotsiatsioon. Vee ioonkorrutis, vesinikeksponent, lahuste pH skaala. Dissotsiatsioon on keemiliste ühendite või molekulide lagunemine ioonideks, aatomiteks või lihtsamateks molekulideks. Vesi dissotsieerub üheaegselt kui hape ja kui alus, tal on võrdselt nii happelised kui ka aluselised omadused: vesi on amfoteerne. puhtas vees on võrdne arv H+ ja OH- ioone [H+] = [OH-] =1• 10 -7 ioonkorrutis [H+] • [OH-] = 1•10-14
lahustunud aine kons(n/V). Osm rõhk=rõhuga mis ta avaldaks ideaalgaasina täites ruumala.Kasutatakse molaarmassi määramisel. Loomade ja taimede ainevahetuses. Mõjutab vee jaotumist kudedes. 63. Elektrolüüdid on ühendid mis lahustudes vees moodustavad ioone ja põhjustavad lahuste elektrijuhtivust. Tugevad elektrolüüdid ioniseeruvad täielikult lahustudes vees nt HCl, KOH. Nõrgad elektrolüüdid ei ioniseeri aga täielikult vees nt NH 3, HgBr2, HF. Sahharoos-mitteelektr 64.Vee ioonkorrutis: Ka vesi ise on lahuses mõningal määral ioniseerunud:H2OH++OH. Seega on happe lahuses ka OH ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad vee dissotsiatsioonist. Kuid kõikides vesilahustes kehtib seos C H+*COH-=KV KV ongi ioonkorrutis. 65. Lahuste happelisi - aluselisi omadusi kirjeldatakse arvuliselt vesinikeksponendi ehk pH mõistega: Selle võttis kasutusele Rootsi keemik pH=log(CH+). pH on oluline materjalide püsivuse seisukohalt. Kunstmaterjalid, elusorganismid, polümeerid jm
t. oma tendentsilt loovutada prootonit. Happe tugevust iseloomustab tema dissotsiatsioonikonstant Ka ja selle negatiivne kümnendlogaritm pKa. Mida tugevam on hape, seda nõrgem alus on vastav 3 (temast tekkinud) konjugeeritud alus ehk mida kergemini loovutab hape prootoni, seda viletsam prootoni aktseptor on ka vastav konjugeeritud alus. Vee ionisatsioon, vee ioonkorrutis Kuigi vesi on oma põhiolemuselt neutraalne ühend omab ta siiski kerget tendentsi loovutada prootonit. Tegelikult võib vesi käituda samaaegselt nii väga nõrga happe kui väga nõrga alusena (mitte segi ajada konjugeeritud alusega). Kõige paremini tuleb see ilmsiks kui me vaatame ionisatsioonireaktsiooni toimuvana nii, et üks veemolekul annab prootoni üle teisele veemolekulile. Tulemuseks on hüdrooniumiooni H3O+ ja hüdroksüüliooni OH- moodustumine.
ideaalgaasina täidaks antud temperatuuril lahuse poolt hõivatud ruumala. Tähtsus- Loomade ja taimede ainevahetuses oluline. Vee jaotumine kudedes oleneb osmootsest rõhust. 67. Elektrolüüdi mõiste- ühendid mis lahustudes vees moodustavad ioone. Näited- HCl, HBr, HI, HNO3, NaOH, KOH, Ca(OH)2 Nõrgad elektrolüüdid- Lahustamisel vees mittetäielikult ioniseerinud. Põhjustavad vähest juhtivust. Tugevad elektrolüüdid- ioniseeruvad täielikult lahustudes vees. 68. Vee ioonkorrutis- happe lahuses ka OH ioone ja aluse lahuses H+ ioone. Nende korrutist tähistatakse Kv. 69. pH mõiste- negatiivne logaritm vesinikioonide molaarsest kontsentratsioonist. Näited- Maomahl 1,6 - 1,8; Apelsini mahl 2,6 - 4,4; Tomati mahl 4,3; Piim 6,6 - 6,9; Inimese veri 7,35 - 7,45; Pisarad 7,4. Määramine- indikaatorpaber, ioonselektiivsed elektroodid. 70. Hüdrolüüs- lahustunud soola ioonide reageerimist vee, vesinik- või hüdroksiidioonidega,
Nõrgad: Lahustamisel vees mittetäielikult ioniseerunud, Põhjustavad vähest juhtivust Näited: vesi H2O; ammoniaak NH3; soolad: HgCl2, HgBr2; enamus orgaanilisi happeid: metaanhape (HCOOH), etaanhape (CH3COOH), oblikhape - (COOH)2; happed: HF, H2S, HCN, H2CO3, H2SiO3, H3PO4 Mitteelektrolüüdid - molekulaarne aine, mis lahustumisel ei moodusta ioone. Näiteks lihtained (hapnik, jood), oksiidid (CO, NO, Al2O3) ning paljud orgaanilised ained (suhkur ehk sahharoos, etanool). 72. Vee ioonkorrutis. Happe lahuses on OH ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad vee dissotsiatsioonist. Nende korrutist tähistatakse Kv, mis ongi ioonkorrutis. 1,00*10^(-14) 73. pH mõiste, näited, määramine. pH näitab lahuse happelisust; negatiivne logaritm lahuse vesinikioonide kontsentratsioonist (mol/l) Gaseeritud vesi: pH ~5,5; Pepsi cola, Coca-cola pH 2,2. Määratakse indikaatoritega, näitaks Fenoolftaleiin või metüülpunane. 74. Kristalsed ained, näited.
O H -¿ väärtused jäävad vahemikku 0...14, kusjuures uue suuruse H +¿ C¿ , mida nimetatakse vee p H + pOH =14 . K v =C ¿ Kuna vee ioonkorrutis Kv sõltub temperatuurist, ioonkorrutiseks. +¿¿ -¿ pH Kuna lagunemisel peab H ja O H¿ ioone sõltub temperatuurist ka neutraalse lahuse
(dosake ~2-200 nm). Need osakesed on tekkinud paljude molekulide või aatomite liitumisel ja nad on suhteliselt ebapüsivad 61. Gaaside lahustuvus vedelikes (Henry-Daltoni seadus). 70. Vee ioonkorrutis. Gaaside lahustuvus väheneb t° tõusuga ja suureneb rõhu kasvuga. happe lahuses on OH ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad vee Gaaside lahustuvus vees väheneb, kui vesi sisaldab lahustunud soolasid. dissotsiatsioonist. Gaasi lahustuvus vedelikus on võrdeline tema osarõhuga lahuse kohal. Rõhu Nende korrutist tähistatakse Kv, mis ongi ioonkorrutis. 1,00*10^(-14) kiire vähenemine põhjustab osa gaasimeraldumist lahusest. Seadus ei kehti
61. Gaaside lahustuvus vedelikes (Henry-Daltoni seadus). etaanhape (CH3COOH), oblikhape (COOH)2; Gaaside lahustuvus väheneb t° tõusuga ja suureneb rõhu kasvuga. happed: HF, H2S, HCN, H2CO3, H2SiO3, H3PO4 Gaaside lahustuvus vees väheneb, kui vesi sisaldab lahustunud soolasid. Gaasi lahustuvus vedelikus on võrdeline tema osarõhuga lahuse kohal. Rõhu 70. Vee ioonkorrutis. kiire vähenemine põhjustab osa gaasimeraldumist lahusest. Seadus ei kehti happe lahuses on OH ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad vee veega reageerivate ainete kohta dissotsiatsioonist. Nende korrutist tähistatakse Kv, mis ongi ioonkorrutis. 1,00*10^(14) 62. Gaaside lahustuvuse sõltuvus temperatuurist.
Dissotsiatsiooni tasakaalu nihutamine dissotsiatsioonimäär oleneb temp, aine iseloomust ja kontsentratsioonist. Mida väiksem on Kc (Kc << 1), seda nõrgema elektrolüüdiga on tegemist. Aga mida suurem on pK, seda nõrgem elektrolüüt pK = - log (Kc). Tugevad happed ja alused: HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, NaOH, KOH, LiOH, Ba(OH)2 32. Vee dissotsiatsioon vee molekulid on dissotsieerunud ioonideks. 2H2O H3O+ + OH- Vee ioonkorrutis (Kw) konstant, mis kehtib kõigis vesilahustes (ja näitab, et vee molekulide kontsentratsioon on peaaegu võrdne vee üldkontsentratsiooniga). Kc · [H2O] = Kc · CH2O = [H+] · [OH-] = const = Kw Vee ioonkorrutise väärtus 22 oC juures: = 0,9978 g/cm3, CH20 = 55,4 mol/l, Kw = 1,8 · 10-16 · 55,4 = 1,0 · 10-14 pH vesilahuste happesuse-aluselisuse mõõt. pH = - log [H+]. Happeline lahus
Dissotsiatsiooni tasakaalu nihutamine – dissotsiatsioonimäär oleneb temp, aine iseloomust ja kontsentratsioonist. Mida väiksem on Kc (Kc << 1), seda nõrgema elektrolüüdiga on tegemist. Aga mida suurem on pK, seda nõrgem elektrolüüt pK = - log (Kc). Tugevad happed ja alused: HCl, HBr, HI, HNO3, H2SO4, HClO4, NaOH, KOH, LiOH, Ba(OH)2 32. Vee dissotsiatsioon – vee molekulid on dissotsieerunud ioonideks. 2H2O ↔ H3O+ + OH- Vee ioonkorrutis (Kw) – konstant, mis kehtib kõigis vesilahustes (ja näitab, et vee molekulide kontsentratsioon on peaaegu võrdne vee üldkontsentratsiooniga). Kc · [H2O] = Kc · CH2O = [H+] · [OH-] = const = Kw Vee ioonkorrutise väärtus 22 oC juures: ρ = 0,9978 g/cm3, CH20 = 55,4 mol/l, Kw = 1,8 · 10-16 · 55,4 = 1,0 · 10-14 pH – vesilahuste happesuse-aluselisuse mõõt. pH = - log [H+]. Happeline lahus
Mõõduka koguse aluse lisamisel aga reageerib etaanhape alusega andes vähedissotsieeruva ühendi - vee: Puhverlahustel on oluline roll keemilistes ja bioloogilistes süsteemides. Organismis varieerub pH suuresti - maomahl 1.5, veri 7.4. Nende väärtuste säilitamise eest hoolitsevad keerulised puhversüsteemid. Ka paljude analüüside (näit. sadestamine) läbiviimisel on oluline hoida keskkonna pH muutumatuna. 68. Vee dissotsiatsioon. Vee ioonkorrutis, vesinikeksponent, lahuste pH skaala. Destilleeritud vesi on äärmiselt nõrk elektrolüüt. 556 miljoni vee molekuli kohta dissotsieerub üks molekul vett. Vesi dissotsieerub üheaegselt kui hape ja kui alus, tal on võrdselt nii happelised kui ka aluselised omadused: vesi on amfoteerne. Et vee molekulide dissotsiatsioonil tekib võrdne arv vesinik- ja hüdroksiidioone, siis on puhtas vees nende kontsentratsoon vordne: [H+] = [OH-]
amfiprotoonne aine. · Amfiprotoonsuse tõttu toimub ka puhtas vees prootoni ülekanne ühelt vee molekulilt teisele vee autoprotolüüs. · Autoprotolüüsi tasakaal püstitub väga kiiresti, kuid on nihutatud vasakule (KW = 10-14). + - · Autoprotolüüsi tasakaalu tõttu on H3O ja OH ioonide kontsentratsioonid vees alati omavahel seotud. 17. Keemiline tasakaal, tasakaalukonstant (termodünaamiline ja kontsentratsiooniline). 18. Vee ioonkorrutis (valemi tuletamine) 19. Nõrkade hapete ja aluste dissotsiatsioonikonstandid 20. Nõrkade hapete ja aluste vesilahuste pH arvutamine Tseki need slaididelt välja 21. Standardlahused neutralisatsiooni- (protolüütilisel-) tiitrimisel. Tugevad happed ja alused HCl, HClO4, H2SO4 NaOH, KOH Protolüüsimeetodiga saab kvantitatiivselt määrata happeid ja aluseid, samuti ka mitmeid sooli, mis reageerivad hapete või alustega stöhhomeetrilises vahekorras.
00.107) = 7.00 Seega on hüdroksiidioon selle teooria kohaselt Bronstedi alus. Ka NH3 on alus, sest ta seob vesilahuses vesinikiooni: Happelises keskkonnas: NH3 + H2O D NH4+ + OH CH+ > 1.00*107 mol/l ehk pH < 7.00 Vee ioonkorrutis, pH kui happelis- happelis-aluseliste omaduste omaduste mõõt Aluselises keskkonnas: Ka vesi ise on lahuses mõningal määral ioniseerunud CH+ < 1.00*107 H2O D H+ + OH
võrrandile NaOH Na + + OH - . 1 dm 3 0,4 M NaOH lahust sisaldab 1dm 3 0,4 mol/dm 3 = 0,4 mooli NaOH ja järelikult ka 0,4 mooli Na + -ioone. Na + ioone on lahuses kokku 0,2 mooli + 0,4 mooli = 0,6 mooli. Et lõpplahuse ruumala on 1dm 3 +1dm 3 = 2 dm 3 , saab arvutada Na + -ioonide kontsentratsiooni selles lahuses: 0,6 mol [Na + ] = = 0,3 M . 2 dm 3 B. Vee ioonkorrutis. Hapete ja aluste lahuste pH 19 Paljude keemiliste, füüsikalis-keemiliste ja biokeemiliste protsesside kulgemisel on oluline keskkonna happelisus, s.o. H + -ioonide kontsentratsioon lahuses. Vesi väga nõrga elektrolüüdina dissotsieerub vähesel määral ioonideks: H2O H + + OH - . Vesilahuses [H + ][OH - ] = K v , (15) kus K v on vee ioonkorrutis
Töö 11
Katse b sademete tekkimine ja lahustuvuskorrutis
Töö eesmärk: Sademete tekke ja lahustuvuskorrutise seos.
Töö käik: Kate TAP pesse mõõta 4 tilka 0,1 M Plii(II)nitraadi lahust. Ühte pessa lisada 4
tilka 1M naatriumkloriidi lahust ja teise 1 tilk 1M naatriumkloriidi lahust ning 3 tilka
destilleeritud vet. Kummas pesas tekib sade? Võrdleme katsetulemusi arvutuslike
tulemustega, votes arvesse, et aine sadeneb, kui ioonkorrutis jääb väiksemaks
lahustuvus korrutisest , siis sadet ei teki. Arvutame kui suur on Pb2+-ja Cl--inoodine
konsentratsioon lahustes enne ja pärast naatriumkloriidi lisamist, arvestades
lahjendamist reaktiivide segamisel, ning leiame ioonide konsentratsioonide korrutised
vastavalt lahustuvuskorrutise avaldise paremale poolele:
Arvutused
Ks- ioonide konsentratsioon lahustes Kui Pb (NO3)2 > Ks siis sade, kui Pb(NO3)2
Puhverlahused. Puhverlahused on mõningate ainete vesilahused, mis suudavad lahusesse lisatud vesinik- või hüdroksiidiioone siduda ilma, et nende pH seejuures märgatavalt muutuks Puhverlahused koosnevad enamasti kas nõrgast alusest ja selle soolast tugeva happega või nõrgast happest ja selle soolast tugeva alusega. Puhverlahused tekivad alati nõrga aluse või happe tiitrimise käigus. 68. Vee dissotsiatsioon. Vee ioonkorrutis, vesinikeksponent, lahuste pH skaala. Dissotsiatsioon on keemiliste ühendite või molekulide lagunemine ioonideks, aatomiteks või lihtsamateks molekulideks. Destilleeritud vesi on äärmiselt nõrk elektrolüüt. 556 miljoni vee molekuli kohta dissotsieerub üks molekul vett. Vesi dissotsieerub üheaegselt kui hape ja kui alus, tal on võrdselt nii happelised kui ka aluselised omadused: vesi on amfoteerne
74. . Kuidas paigutuvad amfipaatsed ained vesilahuses? 75. Hüdrofoobne osa ehk saba jääb veest välja, hüdrofiilne osa ehk pea jääb veega kontakti. Kui amfipaatsete ainetega lahust segada, siis võivad sinna tekkida mitsellid(ükskikkihiga kera) või vesiikulid(kahekihiga kera). 76. Milline on CH3COOH konjugeeritud alus? 77. Eemaldame H ja saamegi konjugeeritud aluse. 78. Mida nimetatakse vee ioonkorrutiseks? 79. Kw = K [H2O] Vee ioonkorrutis on vesilahuses olevate vesinikioonide ja hüdroksiidioonide konsentratsioonide korrutis. 80. Kas neutraalses lahuses on [H+]/[OH-] = 81. 1,0 82. . On antud suhe [H+]/[OH-], milline on iga lahuse pH suhe? Neutraalne pH=7 , happeline pH<7 aluseline pH>7 83. . Kuidas on lahuse pH seotud vesinikioonide kontsentratsiooniga lahuses? Mida kõrgem on H ioonid, seda madalam on lahuse pH. pH=-logH 84. Milline on füsioloogiline pH vahemik? 6,5-8
kujutatakse prootonit hüdrooniumioonina (H3O+) mis on mugavam. Alused annavad vesilahusesse hüdroksiidioone (OH–). Vesi ise on väga nõrk hape ja ta ioniseerub vähesel määral: 2H2O H3O+ + OH– , siit tasakaalukonstant Kc = [H3O+] [OH–] / [H2O]2; Kc [H20]2 = [H3O+] [OH–], sest [H20]2 on ca püsiv. 25 C juures hüdroonium- ja hüdroksiidiooni kontsentratsioonid vees on võrdsed , olles 10 –7 M , siit tuleneb vee nn. ioonkorrutis Kw = [H3O+] [OH-] = 10 –14 . Hapete tugevust vees väljendatakse nende ionisatsioonikonstandiga (K a): HA + H2O H3O+ + A– , Kc = [H3O+] [A–]/[HA] [H2O], [H3O+] [A–]/[HA] = Kc [H2O]; siit tuleneb vee kui happe jaoks tema ionisatsioonikonstant Ka = Kc [H2O] = [H3O+] [OH–] / [H2O] Vee molaarne kontsentratsioon on 55,5 M, seega vee Ka = 1,8 10 –16 . Üldjuhul happe HA jaoks vesilahuses kirjutame
tekkinud soolad. · Nõrgad elektrolüüdid lahustamisel vees mittetäielikult ioniseeruud, põhjustavad vähest juhtivust. Nt. HO, NH, HgCl, HgBr, enamus orgaanilisi happeid: HCOOH, (COOH), happed, HF, HS, HCN, HCO, HPO, mitmealuselised happed II ja eriti III dissotsiatsioonijärgus. · Mitteelektrolüüdid ained, mis lahustuvad vees, kuid ei dissotsieeru, juhtivuse muutust ei esine. Nt. CH5OH, CHO. Vee ioonkorrutis happe lahuses on OH ja aluse lahuses H ioone, mis tekivad vee dissotsiatsioonist. · Standardtingimustel: Kv=1.00·10^-14 . · Puhtas vees: nimetatakse ka neutraalseks lahuseks. Happelises lahuses (CH+ > COH-) ja aluselises lahuses (CH+ < COH-) Vesinikeksponent ehk pH kirjeldab arvuliselt aluselisi ja happelisi omadusi. · Neutraalses keskkonnas: pH=-log(1.00*10^-7)=7.00 · Happelises keskkonnas: pH<-log(1.00*10^-7)<7.00 · Aluselises keskkonnas: pH>-log(1.00*10^-7)>7
Kõrge soojusmahtuvus neelab palju soojust, samas temperatuur palju ei tõuse temperatuuri stabiliseerimine looduses. Vee keemis- ja sulamistemperatuur oluliselt kõrgemad kui sarnastel ühenditel (H2S) Need omadused tingitud suhteliselt tugevatest molekulidevahelistestst jõudude - vesiniksideme olemasolust vee molekulide vahel Aktiivne ühend reageerib paljude metallidega, mittemetallidega, sooladega (hüdrolüüs) ja oksiididega 1. Vee ioonkorrutis 2. pH mõiste ja määramise meetodid. pH vesinikioonide kontsentratsioon lahuses, pH = log (CH+) Indikaatorid omavad erinevat värvust happelises ja aluselises keskkonnas, võimalik määrata visuaalselt Vahemik, milles värvus muutub, on pöördeala Looduslik punase kapsa mahl, Indikaatorpaber mugav, aga pole täpne Ioonselektiivsed elektroodid (klaaselektrood)- ühendatakse pH- meetriga; saab pH mõõta täpsusega +/- 0,01 pH ühikut 1
happed dissoteeruvad vesiniklahustes oksooniomi iooniks (H3O+) ja katiooniks ja aniooniks. Alused dissorbeeruvad vesilahustes metalliks ja hüdrooksiidiks, kusjuures mitme aluselised happed dissotseeruvad astmeliselt ja aluseliselt. NT: Hüdroksiide, mis dissotseeruvad vesilahustes nii aluselise kui happelise skeemi järgi nim. amforteerseteks. Pb(OH)2+H2O=H+-[Pb(OH)3]-; Pb(OH)2=OH-+[Pb(OH)]+ 6.9 Vee elektrolüütiline dissotsiatsioon. Vee ioonkorrutis. Vesinikeksponent. Indikaatorid. Puhverlahused vesi on elektrolüüt, mis dissotseerib vastavalt järgmisele võrrandile: H2O=H++OH-("H2O=H3O+OH-) Vee ioonkorrutiseks nim. vesinik ja hüdroksiidioonide kantsentratsioonide korrutist, mis arvulislt 22 C juures on 1*10 - 14 Kuna puhtas vees on vesinikioonide konts. Sama kui hüdrooksiidide konts, siis vesinikkonts: H+=1*10 -7 ja vesinikeksponent (ePH)=-log[H+]. Happelises lahuses on suurem kui 1*10 -7 ja pH väikseim kui 7. neutraalses lahuses
elektrijuhtivust. Tugevad elektrolüüdid - ioniseeruvad täielikult lahustudes vees. Näiteks: - HCl, HBr, HI, HClO4, HNO3, H2SO4 - leelis- ja leelismuldmetallide hüdroksiidid:NaOH, KOH, Ca(OH)2 - tugeva happe ja aluse reaktsioonil tekkinud soolad Nõrgad elektrolüüdid - Põhjustavad vähest juhtivust - Näited: vesi H2O; ammoniaak NH3; enamus orgaanilisi happeid: metaanhape (HCOOH), etaanhape (CH3COOH), 72. Vee ioonkorrutis Ka vesi ise on lahuses mõningal määral ioniseerunud: 2H 2O H 3O OH ehk H 2 O H OH seega on happe lahuses ka OH– ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad veedissotsiatsioonist. Kuid kõikides vesilahustes kehtib seos: C H COH const KV Seda korrutist tähistatakse Kv ning nimetatakse vee ioonkorrutiseks. Standardtingimustel on Kv väärtuseks 1,00× 10–14. CH*COH=1,00*10-14
Tugevad elektrolüüdid - ioniseeruvad täielikult lahustudes vees. Näiteks: - HCl, HBr, HI, HClO4, HNO3, H2SO4 - leelis- ja leelismuldmetallide hüdroksiidid:NaOH, KOH, Ca(OH)2 - tugeva happe ja aluse reaktsioonil tekkinud soolad Nõrgad elektrolüüdid Põhjustavad vähest juhtivust Näited: vesi H2O; ammoniaak NH3; enamus orgaanilisi happeid: metaanhape (HCOOH), etaanhape (CH3COOH), 68. Vee ioonkorrutis Ka vesi ise on lahuses mõningal määral ioniseerunud: 2 H 2 O H 3 O OH ehk H 2 O H OH *seega on happe lahuses ka OH– ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad veedissotsiatsioonist. Kuid kõikides vesilahustes kehtib seos: C H C OH const K V Seda korrutist tähistatakse Kv ning nimetatakse vee ioonkorrutiseks.
57. Kuidas paigutuvad amfipaatsed ained vesilahuses? Amfipaatsed ained võivad vesilahuses moodustada mitmeid erinevaid struktuure 1) monomolekulaarne üksikkiht 2) mitsell üksikkihiga kerajad struktuurid 3) vesiikul kahekihilised, vesiikuli sees ka mõned vee molekulid lõksus 58. Milline on CH3COOH konjugeeritud alus? Eemaldame H+ ja ....saamegi konjugeeritud aluse ehk antud juhul etanaatiooni. 59. Mida nimetatakse vee ioonkorrutiseks? Vee ioonkorrutis Kw = K [H2O], Kw = [H+][OH] = 1 x 1014 M2 Vee ioonkorrutiseks nimetatakse vesilahuses eksisteerivate vesinikioonide ja hüdroksiidioonide kontsentratsioonide korrutist, mis kindlal temperatuuril on jääv suurus. 60. Kas neutraalses lahuses on [H+]/[OH] =c) 1,0 61. On antud suhe [H+]/[OH] = a) 1000 pH=5,5 b) 0,1 c) 0,00001 Milline on iga lahuse pH? lähtugem vee ioonkorrutisest, teeme mõne asenduse ja saamegi vastuse 62. Kuidas on lahuse pH seotud vesinikioonide kontsentratsiooniga lahuses
Põhjustavad vähest juhtivust Näited: vesi H2O; ammoniaak NH3; enamus orgaanilisi happeid: metaanhape (HCOOH), etaanhape (CH3COOH), Mitteelektolüüdid - Ained, mis lahustuvad vees kuid ei dissotsieeru; Juhtivuse muutust ei esine; näiteks: etanool, sahharoos 16 72. Vee ioonkorrutis. 2 H 2 O H 3 O OH Ka vesi ise on lahuses mõningal määral ioniseerunud: H 2 O H OH ehk *seega on happe lahuses ka OH– ioone ja aluse lahuses H+ ioone, mis tekivad veedissotsiatsioonist. Kuid kõikides vesilahustes kehtib seos:
kahekihilised, vesiikuli sees ka mõned vee molekulid lõksus peasabasabapea. Kõigile siis teadmiseks, et pea on hüdrofiilne molekuli osa ning saba hüdrofoobne. 58. Milline on CH3COOH konjugeeritud alus? (võivad olla erinevad happed) Eemaldame H+ ja ....saamegi konjugeeritud aluse ehk antud juhul etanaatiooni. 59. Mida nimetatakse vee ioonkorrutiseks? Näitab vesinikja hüdraatioonide arvu? Vee ioonkorrutis Kw = K [H2O] Kw = [H+][OH] = 1 x 1014 M2 Vee ioonkorrutiseks nimetatakse vesilahuses eksisteerivate vesinikioonide ja hüdroksiidioonide kontsentratsioonide korrutist, mis kindlal temperatuuril on jääv suurus. 60. Kas neutraalses lahuses on [H+]/[OH] = a) 1,8 b) 0,2 c) 1,0 (võivad olla erinevad arvud) 61. On antud suhe [H+]/[OH] = a) 1000 pH=5,5 b) 0,1 c) 0,00001 Milline on iga lahuse pH? (erinevad arvud) lähtugem vee
Vesi, ammoniaak NH3 Soolad: HgCl2 Enamus orgaanilisi happeid: etaanhape, oblikhape, metaanhape Happed: HF, H2S, HCN, H2SiO3, H3PO4 Tugevad elektrolüüdid: ioniseeruvad täielikult lahustudes vees. Tugevateks elektrolüütideks on tugevad happed, tugevad alused ning soolad, mis on hästi lahustuvad. soolhape (HCl), väävelhape (H2SO4), lämmastikhape (HNO3), kaaliumhüdroksiid (KOH), kaaliumkloriid (KCl), naatriumkloriid (NaCl) 72. Vee ioonkorrutis. Ka vesi on lahuses mõningal määral ioniseerunud: 2H2O↔H3O +OH ehk H2O↔H + OH Seega on happe lahuses OH ioone ja aluse lahuses H ioone, mis tekivad vee dissonantsioonist, kuid kõikides vesilahustes kehtib seos CH+ - COH = const = Kv (vee ioonkorrutise tähis) tähistavad vesinik- ja hüdroksiidioonide molaarset kontsentratsiooni. Standardtingimusel: Kv = 1,00*10-14. 73. pH mõiste, näited, määramine.
Seda vahendavad laengut kandvat am.happe jäägid, kõige efektiivsemad on need, millel on permanentne laeng antud pH juures Arg, Lys. pH ja pK erinevus on umbes 2. Valguga seotud metalliioonid on pos laenguga ja stabiliseerivad formeeruvaid neg laenguid. Metalliioonid suurendavad veemolekuli nn happelisust (ionisatsiooni). Vee molekuli pK on kõrge H 2O pKa=15,6 ehk -log(10-1455). 55 on molaarmass ja 10-14 on vee ioonkorrutis. Vesi on nõrk hape, ei taha prootonit loovutada, aga kui vee molekul on assotsieerunud pos laenguga molekuliga (ntx koobalt Co), siis Co3+ H2OCo3+HO- + H+ ja pKa=6,5 (pKa väheneb, muutub tugevaks happeks, OH- neg laeng on stabiliseeritud pos laenguga). Karboksüpeptidaasi reaktsioonis täidab tsingiaatom kahte funktsiooni: 58 Stabiliseerib negatiivset laengut. C= on pos osaleng, =O on neg osaleng
annaabi.ee 
