Disociace vody a koncept pH

Prezentace na téma: "Disociace vody a koncept pH"— Transkript prezentace:

1 Disociace vody a koncept pH
autoprotolýza vody - iontový součin vody [H3O+] [OH-] = při 25 °C pH + pOH = 14 pH = -log[H3O+] kyselý roztok: [H3O+] > [OH-] pH < 7 neutrální roztok: [H3O+] = [OH-] pH = 7 zásaditý roztok: [H3O+] < [OH-] pH > 7 pH silných kyselin a zásad silné kyseliny: HCl, H2SO4, HNO3, HClO4 silné zásady: NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2

2 Vypočti pH a koncentraci H3O+ a OH- pro roztok:
0,0001M HCl 1mM KOH Vypočti pH těchto roztoků: 0,0003 M HNO3 0,5mM NaOH 0,01M H2SO4 0,05M Ba(OH)2 0,04 % NaOH Roztok HNO3 má pH 4. Vypočti molární koncentraci HNO3. Roztok KOH má pH 12,5. Vypočti molární koncentraci KOH. 1 mL 0,01 M HCl smícháte s 99 mL destilované vody. Jaké bude pH tohoto roztoku? 1 mL 0,1 M NaOH smícháte s 999 mL destilované vody. Jaké bude pH tohoto roztoku?

3 Vypočti pH a koncentraci H3O+ a OH- pro roztok:
S výsledky: Vypočti pH a koncentraci H3O+ a OH- pro roztok: 0,0001M HCl – pH 4, [H3O+] = M, [OH-] = M 1mM KOH - pH 11, [H3O+] = M, [OH-] = M Vypočti pH těchto roztoků: 0,0003 M HNO3 (3,5) 0,5mM NaOH (10,7) 0,01M H2SO4 (1,7) 0,05M Ba(OH)2 (13) 0,04 % NaOH (12) Roztok HNO3 má pH 4. Vypočti molární koncentraci HNO (1.10-4M) Roztok KOH má pH 12,5. Vypočti molární koncentraci KOH. (0,03M) 1 mL 0,01 M HCl smícháte s 99 mL destilované vody. Jaké bude pH tohoto roztoku? (pH 4) 1 mL 0,1 M NaOH smícháte s 999 mL destilované vody. Jaké bude pH tohoto roztoku? (pH 10)

4 Síla kyselin a disociační konstanta
slabé kyseliny (KA<10-2) – H2CO3, H2S, H3PO4, karboxylové kyseliny elektrolytická disociace kyseliny HA + H2O ↔ H3O+ + A- disociační konstanta kyselin KA pH roztoku slabé kyseliny pH = ½ pKA - ½ log [HA] Vypočti pH těchto roztoků: 0,01M kyseliny octové, KA= 1,75 ·10-5. (pH 3,38) Vypočti hodnotu KA kyseliny mléčné, když její 0,1M roztok má pH 2,4. (KA 1, ) Jak se změní pH roztoku silné a slabé kyseliny, když ho 10x zředíme? (silná kyselina – zvýší se o 1, slabá – zvýší se o 0,5)

5 Síla kyselin síla konjugované báze síla kyseliny Konjugovaný pár KA
pKA α, [%] HClO4 ClO4- 95 HNO3 NO3- 90-95 HCl Cl- H2SO4 HSO4- 60 H3PO4 H2PO4- 7, 2,12 12 HF F- 6, 3,18 10 CH3COOH CH3COO- 1, 4,76 1,3 H2CO3 HCO3- 4, 6,35 0,12 H2S HS- 1, 6,97 H2PO42- HPO4- 6, 7,21 HCN CN- 6, 9,21 0,07 CO32- 4, 10,33 HPO42- PO43- 4, 12,37 síla konjugované báze síla kyseliny

6 Zásady - báze slabé báze: NH4OH, pyridin, anilin, purin
disociační konstanta bazí KB B + H2O ↔ BH+ + OH- Báze KB NaOH KOH Ca(OH)2 NH3 1, pyridin 1, anilin 4, Vypočti pH 0,1 M roztoku amoniaku (pKB= 4,75).

7 Pufry roztoky tlumící výkyvy pH
směs slabé kyseliny a její konjugované soli: 1. kyselina neutralizuje přídavek zásady CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O 2. sůl neutralizuje přídavek kyseliny CH3COONa + HCl → CH3COOH + NaCl Hendersonova-Haselbachova rovnice

8 Výpočty pH pufrů Jaké je pH roztoku vzniklého smícháním (pKA=4,75)
200mL 0,1M kyseliny octové se 100mL 0,1M octanu sodného 100mL 0,1M kyseliny octové se 100mL 0,1M octanu sodného 100mL 0,1M kyseliny octové se 200mL 0,1M octanu sodného Kolik mL 0,2M amoniaku je třeba přidat k 20mL 0,05M chloridu amonného, aby pH roztoku bylo KB=1,76·10-5 Jaké bude pH roztoku vzniklého smícháním 10 mL 20 mM roztoku kyseliny octové 10 mL vody 10 mL 10 mM NaOH V jakém poměru je nutné smíchat roztok 0,1 M hydrogenfosforečnanu sodného a roztok 0,1 M dihydrogenfosforečnanu sodného, abychom získali pufr o pH 7,5? pKA(H2PO4-/HPO42-) = 7,2

9 Výsledky: Jaké je pH roztoku vzniklého smícháním (pKA=4,75)
200mL 0,1M kyseliny octové se 100mL 0,1M octanu sodného (4,45) 100mL 0,1M kyseliny octové se 100mL 0,1M octanu sodného (4,75) 100mL 0,1M kyseliny octové se 200mL 0,1M octanu sodného (5,05) Kolik mL 0,2M amoniaku je třeba přidat k 20mL 0,05M chloridu amonného, aby pH roztoku bylo KB=1,76·10-5 (28 mL) Jaké bude pH roztoku vzniklého smícháním 10 mL 20 mM roztoku kyseliny octové 10 mL vody (3,38) 10 mL 10 mM NaOH (4,75) V jakém poměru je nutné smíchat roztok 0,1 M hydrogenfosforečnanu sodného a roztok 0,1 M dihydrogenfosforečnanu sodného, abychom získali pufr o pH 7,5? pKA = 7,2 (2:1)

10 Závislost pH acetátového pufru na složení
pufrační kapacita b = Δn/ ΔpH pH = 4,75 + log [Ac-]/ [HAc] % [Ac-] [HAc] [Ac-] pH [HAc]

11 Fyziologické pufry fosfátový pufr
H2PO4- + H2O ↔ HPO4-2 + H3O+ pK = 7,2 pufruje – intracelulárně, moč, z 1% plasma anorganický fosfát, AMP, ADP, ATP bikarbonátový pufr H2CO3 + H2O ↔ HCO3- + H3O+ pufrace krevní plasmy proteiny postranní řetězce aminokyselin – His, Lys, Arg, Glu, Asp nejvýznamnější hemoglobin 30% pufrační kapacity krve, ostatní bílkoviny jen 6%

12 Pufrační systémy [Ac-] [HPO4-] [NH3] [HAc] [H2PO4-] [NH4+] pH