Gyenge savak
Miért gyengék vagy erősek a savak?
Minden sav reagál vízzel. Amikor elveszít egy protont, azt a protont átadja a víznek. A víz bázisként viselkedik, amikor szolválja a protont. A konjugált sav a protonált víz, és (H3O)+, (H5O2)+, (H2nOn)+, vagy egyszerűen H+(aq) alakban jelenik meg. A konjugált bázis a sav mínusz a protonja.
Az erős sav teljesen disszociálódik vízben, míg a gyenge sav egyensúlyban van a konjugált bázisával a vízben. Nézzük meg egy erős sav, a salétromsav vagy HNO3 és egy gyengébb sav, a salétromsav vagy HNO2 reakcióját vízben.
A salétromsav erősebb sav, mint a salétromsav, mert konjugált bázisa stabilabb. Az NO3- ion felesleges negatív töltése 3 oxigénatomra oszlik el, míg az NO2- ion felesleges negatív töltése 2 oxigénatomra oszlik el.
A konjugált bázis akkor stabilabb, ha a negatív töltés egy elektronegatív elemen van, és ha a töltés több atomra delokalizálódik. Minél stabilabb a konjugált bázis, annál erősebb a sav. A stabil konjugált bázis nem nagyon bázikus. Egy nagyon erős savnak nagyon gyenge konjugált bázisa van, és egy nagyon gyenge savnak nagyon erős konjugált bázisa van.
Nehéz savak egyensúlya
A nitromsav egyensúlyban van egy protonnal és konjugált bázisával, az NO2-mal. Mivel a víz koncentrációja állandó, ezért a víz koncentrációjának és az egyensúlyi állandó szorzatával egyenlő állandót határozhatunk meg. Ez a konstans, a Ka 10-3,29 a HNO2 esetében.
A Ka segítségével meghatározhatjuk a salétromsavoldat pH-ját. Határozzuk meg például egy 1,0 L vízben lévő 0,01 mól HNO2-ből készült oldat pH-ját.
A sav egy része H+ -ra és NO2 -ra fog disszociálni, de nem tudjuk, w=mennyi. Az oldott protonok moláris koncentrációját x-nek nevezzük, tehát = x. Ez azt jelenti, hogy az NO2- koncentrációjának is x-nek kell lennie, mert a sav disszociációjával egyenlő mennyiségben keletkeznek. A koncentráció
Az x-et mindig meg lehet oldani a négyzetes egyenlet segítségével, de legtöbbször közelítéssel is meg tudjuk oldani. Ha feltételezzük, hogy a disszociáció mértéke kicsi, akkor a sav egyensúlyi koncentrációja nem nagyon változik az eredeti koncentrációhoz képest. Ekkor az eredeti savkoncentrációt használhatjuk a Ka kifejezésben.
A közelítés ebben az esetben jó, mert ugyanazt a pH-értéket kapjuk vele, mint a kvadratikus egyenletből.
Reakció a gyenge savak és az erős bázisok között
Az erős bázisok teljesen reakcióba lépnek a gyenge bázisokkal, és a gyenge sav konjugált bázisát képezik. Ekkor a gyenge sav és konjugált bázisa között egyensúly alakul ki a vízben.
Megnézzük például azt az oldatot, amely 0,010 mol HNO2 és 0,004 mol NaOH 1,0 L vízben történő keverésével keletkezik. Ennek megoldásához is használhatunk közelítést. A közelítés azért érvényes, mert a disszociáció mértéke kicsi lesz, ha már van jelen némi termék.
Súlyos savak és erős savak
A savak válogatott disszociációs állandói a táblázatokban találhatók. A táblázatban a pKa értékek szerepelnek.
A nagyon erős, vízben teljesen disszociálódó savakat úgy különböztetjük meg, hogy megvizsgáljuk a savi disszociációs egyensúlyukat nem vizes oldószerekben, és megbecsüljük a vízre vonatkozó pKa értékét. A gyengébb savak (pKa >0) egyensúlyi állandóit az oldatok pH-értékének méréséből határozzák meg.
BackCompassIndexTáblázatokBevezetésNext
Még