10.5: Рівноваги за участю кислот та основ
- Page ID
- 18105
Розглянемо просту хімічну систему, яка знаходиться в рівновазі, наприклад тетроксид азоту: діоксид азоту. Закон масової дії стверджує, що при досягненні цією системою рівноваги співвідношення продуктів і реагентів (при заданій температурі) буде визначатися постійною рівноваги, К. Тепер уявіть, що після досягнення рівноваги в ємність вводиться більше тетроксиду азоту. Для того, щоб співвідношення залишалося постійним (як визначено K), деякі з доданих\(\ce{N2O4}\) вами даних повинні бути перетворені в NO 2. Додавання реагентів або продуктів до системи при рівновазі прийнято називати «стресом». Реакція системи на цей стрес продиктована принципом Ле Шательє.
Принцип Ле Шательє стверджує, що якщо «стрес» застосовується до хімічної реакції при рівновазі, система буде перебудовуватися в напрямку, який найкраще зменшує навантаження, накладене на систему. Знову ж таки, стрес відноситься до зміни концентрації, зміни тиску або зміни температури в залежності від досліджуваної системи. При зміні тиску або температури числове значення K зміниться; якщо задіяні лише зміни концентрації, K не змінюється.
Ми розглянемо вплив температури та тиску в загальній хімії, але поки пам'ятайте; в реакції при рівновазі введення більшої кількості продуктів змістить баланс маси в бік більшої кількості реагентів, але співвідношення продуктів/реагентів (як визначено рівноважним виразом) робить не змінюються, отже, K незмінний.
У розділі 8 ми дізналися, що «слабка кислота» лише частково дисоціюється в розчині, тоді як «сильна кислота» була повністю дисоційована. Тепер, коли ми краще розуміємо поняття рівноваги, ці два класи кислот Бронстеда можна просто диференціювати на основі їх констант рівноваги. Для кислоти\(\ce{BH}\), яка дисоціює у воді з\(\ce{B^{–}}\) утворенням іонів гідронію:
\[\ce{BH(aq) + H2O(l) <=> B^{–}(aq) + H3O^{+}(aq)} \nonumber\]
ми можемо написати просте вираз рівноваги, наступним чином:
\[K_{C}=\frac{[H_{3}O^{+}][B^{-}]}{[BH]}=''K_{a}'' \nonumber \]
Ви повинні відзначити дві речі в цьому рівнянні. Оскільки активність води, як розчинника, визначається як значення 1, активність для води не впливає на значення постійної рівноваги (пам'ятайте, тверді речовини та рідини та розчинники всі мають активність 1, і тому не впливають на значення K) та постійну рівноваги для K C пишеться як K a, щоб позначити, що це рівновага дисоціації кислоти. Тепер, як ми дізналися в розділі 8, сильна кислота «повністю дисоційована», що просто означає, що [BH] дуже і дуже мало, тому K a для сильної кислоти дуже і дуже великий. Слабка кислота є лише «частково дисоційованою», а це означає, що існують значні концентрації як ВГ, так і В — в розчині, при цьому К а для слабкої кислоти «мала». Для більшості поширених слабких кислот значення для К а будуть знаходитися в діапазоні від 10 -3 до 10 -6.
Розглянемо оцтову кислоту (кислий компонент оцту) де К а = 1,8 × 10 -5.
\[\ce{CH3COOH(aq) + H2O(l) <=> CH3COO^{–}(aq) + H3O^{+}(aq)} \nonumber\]
Рішення
\[K_{a}=\frac{[H_{3}O^{+}][CH_{3}COO^{-}]}{[CH_{3}COOH]}=1.8\times 10^{-5} \nonumber \]
- Ряд кислот має такі значення K a: ранжувати їх у порядку спадання від найсильнішої кислоти до найслабшої кислоти.
А. 6,6 × 10 —4 Б. 4,6 × 10 —4 СМ. 9,1 × 10 —8 Д. 3,0 × 10 2
- При 25,0 о С концентрації Н 3 О + і ОН — в чистій воді становлять як 1,00 × 10 -7 М, що робить K c = 1,00 × 10 -14 (нагадаємо, що цю константу рівноваги прийнято
називати K w). При 60,0 о С К ш збільшується до 1,00 × 10 -13. Що таке р Н проби чистої води при 60,0 о С?