Chuong 13 can bang ion cua acid base

Sự điện ly nước Tính pH dung dịch Dung dịch đệm Lý thuyết acid-base SỰ ĐIỆN LY CỦA NƯỚC Nước chất điện ly yếu: H2O (l)  H+ + OH- Hằng số điện ly nước C H + C OH − Độ điện ly nước 220C : K H 2O = C H 2O λ χ ×1000 α= = λ∞ λ∞ × C χ độ dẫn điện riêng nước 22oC 5.54 × 10 −8 × 1000 α= = 18 × 10 −10 1000 548.3 × 18 K H 2O 1000 = C ×α = × (18 × 10 −10 ) = 1.8 × 10 −16 18 SỰ ĐIỆN LY CỦA NƯỚC Vì độ điện ly nước q nhỏ nên nồng độ H 2O xem khơng đổi: K H 2O C H 2O = const = C H + C OH − ⇒ Tích số nồng độ ion H+ OH- nước ngun chất hay dung dịch số nhiệt độ định Tích số ion nước, Kn: K n = C H + C OH − (13.4) Ở 220C, ta có: K n = K H 2O C H 2o = 1.8 × 10 −16 × 1000 = 10 −14 18 Để thuận tiện tính tốn, người ta thường sử dụng giá trị Kn nhiệt độ phòng 10-14 CHỈ SỐ HYDRO, pH Từ cơng thức (13.4): Do C H + = COH − K n = C H + C OH − −7 C = C = K = 10 ion.g / lit ⇒ H+ n OH − Khi dung dịch nước có:  Mơi trường axit có C H + > 10 −7 , C OH − < 10 −7  Mơi trường bazơ có C H + < 10 −7 , C OH − > 10 −7  Mơi trường trung tính có C H + = 10 −7 , C OH − = 10 −7 CHỈ SỐ HYDRO, pH • Quy ước: [ ] [ pH = − lg H + , pOH = − lg OH − pK = − lg[ K ] ] • Trong dung dòch có nồng độ cao dung dòch axit bazơ mạnh thì: pH = − lg a H + • Môi trường axit pH < 7, bazơ pH > trung tính pH = • Ta có: C H+ 10 −14 = C OH − hay pH + pOH = 14 THUYẾT ACID – BASE BRONSTED-LOWRY ĐỊNH NGHĨA: Acid chất cho proton, base chất nhận proton phản ứng Ví dụ: HCl  H+ + ClH2SO4  H+ + HSO4- Vì acid chất nhường H+ base nhận H+, nên ví dụ ta có cặp acid, base: HCl/Cl- H2SO4/HSO4Những cặp acid/base gọi cặp acid/base liên hợp Theo thuyết acid-base Bronsted-lowry: - Acid phân tử trung hòa, cation anion - Based phân tử trung hòa anion ACID TRUNG HCl  H+ + ClHOÀ H2O  H+ + OHANION HSO4-  H+ + SO42- BASE NH3 + H+  NH4+ H2O + H+  H3O+ CH3COO- +H+CH3COOH HCO3-  H+ + CO32- Cl- + H+  HCl CATION NH4+  H+ + NH3 H3O+  H+ + H2O CHẤT CHỈ THỊ MÀU  pH đại lượng đặc trưng cho mơi trường phản ứng, pH yếu tố ảnh hưởng lớn đến khả xảy phản ứng, đến tốc độ hiệu suất phản ứng  Có nhiều phương pháp xác định pH dung dịch như: phương pháp thị màu, phương pháp pH kế Nội dung chương trình, xét chất thị màu pH  Chất thị màu pH hợp chất hố học có khả thay đổi màu theo pH (theo nồng độ H3O+, hay H+-theo Arrhenius) Thường acid hay base hữu yếu  Ký hiệu chất thị màu Acid yếu HInd HInd  H+ + Ind- Màu dạng acid Màu dạng base  Ký hiệu chất thị màu Base yếu IndOH IndOH  Màu dạng base OH- + Ind+ Màu dạng acid Màu dạng acid khác với màu dạng base Ví dụ: phenolphthalein (HP) hay q tím (HQ) HP  H+ + Acid (khơng màu) HQ Acid (màu đỏ) PBase (màu hồng)  H+ + QBase(màu xanh) Hằng số điện ly chất thị màu HInd  H+ + K Ind = pH=? C H + C Ind− C HInd ⇒ C H + = K Ind Ind- C HInd MàudạngAxit = K Ind C Ind− MàudạngBazơ pH = pK Ind + lg C Ind− C HInd CH+ tăng màu dạng axit chiếm ưu thế, pH giảm ngược lại DUNG DỊCH ĐỆM  Dung dịch đệm dung dịch có giá trị pH xác định khơng thay đổi pha lỗng, hay thêm vào lượng nhỏ acid base mạnh  Dung dịch đệm tạo thành cách trộn acid yếu với muối (hệ đệm acid) trộn base yếu với muối (hệ đệm base)  Ví dụ:  Hệ đệm acid: CH3COOH + CH3COONa  Hệ đệm base: NH4OH + NH4Cl DUNG DỊCH ĐỆM  Xét hệ đệm acetate: CH3COOH  CH3COO- + H+ CH3COONa → CH3COO- + Na+ (1) (2)  Khi thêm acid mạnh: HA → H+ + A- theo ngun lý Le Chatelier cân (1) dịch chuyển theo chiều nghịch (tức H+ tác dụng với CH3COO- tạo CH3COOH) làm giảm H+  Khi thêm base mạnh: MOH → M+ + OH- , OH- kết hợp với H+ (ở cân 1) làm giảm nồng độ OH-, đồng thời cân (1), bị giảm H+, dịch chuyển theo chiều thuận để tạo H+ DUNG DỊCH ĐỆM  Với hệ đệm base lập luận tương tự  Tóm lại, cho H+ hay OH- vào hệ đệm pH dung dịch thay đổi TÍNH pH DUNG DỊCH ĐỆM  Hệ đệm acid: Ví dụ hệ acetate, gọi Cm Ca nồng độ muối acid Khi hệ đạt trạng thái cân (ở 1), ta có: CH + = K a CCH 3COOH CCH COO − Trong : [CH3COO-] = Cm + αCa ≈ Cm (vì α [...]... nng H3O+, hay H+-theo Arrhenius) Thng l cỏc acid hay base hu c yu  Ký hiu cht ch th mu Acid yu l HInd HInd H+ + Ind- Mu dng acid Mu dng base Ký hiu cht ch th mu l Base yu l IndOH IndOH Mu dng base OH- + Ind+ Mu dng acid Mu dng acid khỏc vi mu dng base Vớ d: phenolphthalein (HP) hay quỡ tớm (HQ) HP H+ + Acid (khụng mu) HQ Acid (mu ) PBase (mu hng) H+ + QBase(mu xanh) Hng s in ly ca cht ch th mu... [ HPO ] 4 2 4 13 Hng s in ly ca acid v base i vi cp acid base liờn hp: HA + H2O A- + H3O+ A- + H2O HA + OHK a ( HA) K b ( A ) K a ( HA) [ H 3 O + ][ A ] = [ HA] K b ( A ) [ HA][OH ] = [ A ] [ H 3 O + ][ A ] [ HA][OH ] + = = [ H O ][ OH ] = Kn 3 [ HA] [A ] Hng s in ly ca acid v base Tng quỏt, i vi mi cp acid base liờn hp: pKa + pKb = pKn = 14 THUYT ACID BASE LEWIS NH NGHA: Base l cht cho... A2/B*1 l nhng cp acid- base liờn hp Do H+ khụng tn ti c dng t do, nờn cỏc acid ch cho proton khi cú base nhn v ngc li Phn ng trao i proton xy ra tng quỏt gia hai cp acidbase liờn hp nh sau: A1 + B2 A*2 + B*1 Phn ng ny cũn gi l phn ng trao i proton gia acid v base Hng s in ly ca acid v base Xột acid: HA + H2O A- + H3O+ [ H O ][ A ] = + Ka 3 [ HA] Ka l i lng c trng cho mnh ca acid: Ka cng ln (pKa... Ka 3 [ HA] Ka l i lng c trng cho mnh ca acid: Ka cng ln (pKa = -lgKa cng nh) thỡ acid cng mnh, v ngc li Hng s in ly ca acid v base Xột base: B + H2O BH+ + OH- [ BH ][ OH ] = + Kb [ B] Kb l i lng c trng cho mnh ca base Kb cng ln (pKb = -lgKb cng nh) thỡ base cng mnh, v ngc li Hng s in ly ca acid v base i vi acid, base yu a bc: mi nc in ly cú mt K, nc in ly cng v sau cng yu (K1>>K2>>K3) K a1 [ H... v hu nh khụng thay i khi pha loóng, hay thờm vo mt lng nh acid hoc base mnh Dung dch m c to thnh bng cỏch trn mt acid yu vi mui ca nú (h m acid) hoc trn mt base yu vi mui ca nú (h m base) Vớ d: H m acid: CH3COOH + CH3COONa H m base: NH4OH + NH4Cl DUNG DCH M Xột h m acetate: CH3COOH CH3COO- + H+ CH3COONa CH3COO- + Na+ (1) (2) Khi thờm acid mnh: HA H+ + A- thỡ theo nguyờn lý Le Chatelier cõn... electron v acid l cht nhn cp electron to thnh liờn kt húa hc Khỏi nim ny liờn quan n liờn kt cng húa tr cho nhn Acid Lewis: L nhng tiu phõn cú d mt in tớch dng, trong phõn t (ion) cú cỏc orbital trng cú th tip nhn cp e chuyn n t base Vớ d: Ag+, Co3+, Cr3+), hay cỏc halogen, hydrua ca B, Al Ag+ + NH3 [Ag(NH3)2]+ Base Lewis: L nhng tiu phõn cú kh nng cho i cp e Base Lewis thng l cỏc anion (Cl-, Br-,... phõn t trung hũa hoc ion trong thnh phn cú cỏc nguyờn t cú cỏc cp electron cha liờn kt nh O, N, X Vớ d: HCl + NH3 NH4Cl pH CA DUNG DCH ACID MNH Acid mnh in ly hon ton HA H+ + A- [H ] C + HA pH = lg C H + = lg C a pH ACID YU N BC Lỳc u HA Ca H+ + A0 0 Cõn bng Ca(1-) Ca Ca Hng s cõn bng in ly c gi l hng s axit, Ka: CH C A (Ca ì ) 2 Ca ì 2 Ka = = = C HA (Ca (1 )) (1 ) + Do acid yu: >K2>>K3 (vớ d vi H3PO4, K1=10-2,12, K2=10-7.21, K3=1012.38 ), do ú tớnh pH, ta ch tớnh cho bc phõn ly u Nờn cỏch tớnh cng ging trng hp acid yu n bc... CH3COO- to CH3COOH) lm gim H+ Khi thờm base mnh: MOH M+ + OH- , thỡ OH- s kt hp vi H+ ( cõn bng 1) lm gim nng OH-, ng thi cõn bng (1), do b gim H+, cng s dch chuyn theo chiu thun to ra H+ DUNG DCH M Vi h m base lp lun tng t Túm li, khi cho H+ hay OH- vo h m thỡ pH dung dch thay i rt ớt TNH pH DUNG DCH M H m acid: Vớ d h acetate, gi Cm v Ca l nng mui v acid Khi h ó t trng thỏi cõn bng ( 1),... cỏch tớnh cng ging trng hp acid yu n bc 1 pH = [ lg K 1 + lg C a ] 2 pH DUNG DCH BASE MNH MOH M+ + OHCOH- Cb pOH = lg C OH = lg C b pH = 14 + lg C b pH DUNG DCH BASE YU N BC Lỳc u Cõn bng MOH Cb C b(1-) Kb = M+ + OH0 0 Cb C b CM + COH CMOH 1 pOH = ( lg K b + lg C b ) pH = 14 + 1 [ lg K b + lg C b ] 2 2 pH DUNG DCH BASE YU A BC [ 1 1 pOH = ( lg K b1 + lg C b ) pH = 14 + lg K b1 + lg C b 2 2 ... acid, base: HCl/Cl- H2SO4/HSO4Những cặp acid/ base gọi cặp acid/ base liên hợp Theo thuyết acid- base Bronsted-lowry: - Acid phân tử trung hòa, cation anion - Based phân tử trung hòa anion ACID TRUNG... ly acid base Xét base: B + H2O ⇄ BH+ + OH- [ BH ][ OH ] = + Kb − [ B] Kb đại lượng đặc trưng cho độ mạnh base Kb lớn (pKb = -lgKb nhỏ) base mạnh, ngược lại Hằng số điện ly acid base Đối với acid, ... [ HA] [A ] Hằng số điện ly acid base Tổng qt, Đối với cặp acid – base liên hợp: pKa + pKb = pKn = 14 THUYẾT ACID – BASE LEWIS ĐỊNH NGHĨA: Base chất cho cặp electron acid chất nhận cặp electron