1

FI SUPORT TEORETIC

REACII CU TRANSFER DE PROTONI

Caracterizare general

ACIZII BAZELE - compui formai din atomi de hidrogen i un radical

acid;

- au gust acru, sunt caustici(ard); - ionizeaz n soluie apoas, sunt electrolii; - nroesc turnesolul, nroesc metiloranjul i nu

modific culoarea fenolftaleinei; - reacioneaz cu metalele active formnd sruri cu

degajare de hidrogen;

- se neutralizeaz cu bazele/oxizii bazici formnd sruri;

- scot acizii mai alabi din srurile lor.

- compui ce conin metal i grupe hidroxil; - au gust leios i sunt caustice; - disociaz n soluie apoas; - albstresc turnesolul, nglbenesc metiloranjul i nroesc

feneoftaleina;

- se neutralizez cu acizii/ oxizii acizi formnd sruri; - scot bazele mai slabe din srurile lor:

Anorganici (minerali)

HCl, HBr, HF, HI, HNO2,

HNO3, H2S, H2SO3, H2SO4,

H2CO3, H3PO4

Organici (carboxilici,

sulfonici)

HCOOH, CH3 COOH, C6H5 COOH, C6H5 SO3H

Anorganice (minerale)

NaOH, KOH, NH3, Ca(OH)2,

Mg(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3

Organice (amine)

CH3 NH2, C6H5 NH2, (CH3 CH2)2 NH,

(CH3)3N

Teoria Svante Arrhenius

ACIZII BAZELE

2

compui care n soluie apoas elibereaz ioni de hidrogen.

HnA nH+ + A

n

substane care n soluie apoas elibereaz ioni hidroxid. M(OH)n M

m+ + mHO

Teoria protolitic a acizilor i bazelor Brnsted Lowry ACIZII

specii chimice care cedeaz protoni

specii chimice care accept protoni

BAZELE

Monoprotici (monobazici)

HCl, HBr, HF, HI,

HNO2,HNO3, HCOOH,

CH3 COOH

Poliprotici (polibazici)

H2S, H2SO3, H2SO4, H2CO3,

H3PO4

Monoprotice (monoacide)

NaOH, KOH, NH3,

Poliprotice (poliacide)

Ca(OH)2, Mg(OH)2,

Zn(OH)2, Al(OH)3.

Acizi i baze conjugate Acid 1+ Baz 2 Acid 2 + Baz 1

Un acid prin cedare de protoni trece n baza ei conjugat. HA (acid) H

+ + A

(baza conjugat)

O baz prin acceptare de protoni trece n acidul su conjugat.

BOH(baz) B+

(acid conjugat)+ HO

Un acid Brnsted are baza lui conjugat iar o baza Brnsted are acidul ei conjugat.

Acid Baza conjugat + H+

Baza + H+

Acid conjugat Dac acidul este tare, baza sa conjugat este slab i invers. Dac baza este tare, acidul sau conjugat este slab i invers.

Amfolii acido bazici Substanele care se comport ca acizi n reacie cu bazele i ca baze n prezena acizilor se numesc amfotere sau amfolii acido- bazici.

Substanele cu caracter amfoter reacioneaz i cu acizii i cu bazele.

apa = baz

apa = acid

IONIZAREA APEI. PRODUSUL IONIC AL APEI

3

Amintete- i Pentru o reacie de echilibru, raportul dintre produsul concentraiilor produilor de reacie si produsul concentraiilor reactanilor este o constant.

(K = constanta de echilibru la o temperatur dat) , Legea aciunii maselor.

La o temperatur t=25 C, .

n cazul apei distilate, .

Soluii acide [H3O

+] [HO]

[H3O+] 107 mol/L

14

W3

K 10H O =

HO HO

mol/L

Soluii neutre [H3O

+] = [HO

]

[H3O+] = 10

7 mol/L

[H3O+] = [HO

] = 10

7 mol/L

Soluii bazice [H3O

+] < [HO

]

[H3O+] < 10

7 mol/L

14

W

3 3

K 10HO =

H O H O

mol/L

CONCENTRAIA IONILOR DE HIDROGEN. pH ul SOLUIILOR

4

pH ul soluiei se definete ca logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraiei molare a ionilor hidroniu, [H3O

+] .

pH = lg [H3O+] sau pH = lg [H+]

pOH ul soluiei se definete ca logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraiei ionilor hidroxil, [HO].

pOH = lg [HO] pH =14 pOH

pH + pOH = 14 pH < 7, soluii acide pH = 7 , soluii neutre pH 7, soluii bazice

pH-ul i concentraia [H3O+] variaz invers proporional

Uurina cu care se transfer protonii de la acizi la baze, determin o diferentiere a comportamentului chimic al acestora.

Acizi tari i acizi slabi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1 10-1

10-2

10 -3

10-4

10-5

10-6

10-7

10-8

10-9

10-10

10-11

10-12

10-13

10-14

10-

pH

[H3O]+

SOLUIE ACID SOLUIE NEUTR SOLUIE BAZIC

5

Baze tari i baze slabe

Acizii tari sunt acizii total

(aproape total) ionizai n soluie apoas; ei cedeaz uor protoni. HCl + H2O H3O

+ + Cl

Acizii slabi sunt acizii parial (puin) ionizai n soluie apoas; ei cedeaz greu protoni. CH3 COOH + H2O CH3 COO

+ H3O

+

Bazele tari sunt bazele total disociate

n soluie apos; ele accept uor protoni.

NaOH Na+ + HO

Bazele slabe sunt bazele parial disociate n soluie apos; ele accept greu protoni. NH3 + H2O NH4

+ + HO

Constanta de aciditate Ka

Constanta de bazicitate Kb

Acizii tari sunt aproape total ionizai n soluie i de aceea concentraia ionilor de hidroniu este egal cu concentraia molar a soluiei acidului.

pH = - lg Cacid = - lg [HX]

Bazele tari sunt total disociate n soluie i de aceea concentraia ionilor hidroxil este egal cu concentraia molar a soluiei de baz.

pOH = = - lg Cbaza = - lg [BOH]

Ionizarea acizilor slabi este parial. Fiind un proces de echilibru:

3

2C

H O AK

H O HA

,

deoarece n soluii diluate [H2O]=constant, se noteaz KC[H2O]=Ka

3H O A

KaHA

Constanta de aciditate a unui acid reprezint mrimea triei acidului respectiv. (Ka mare = acid tare i invers)

3

lg lgH O A

pKa KaHA

,expresia exponentului de aciditate.

Cu ct valoarea pKa este mai mic cu att va fi acidul mai tare

Disocierea bazelor slabe este parial. Fiind un proces de echilibru:

2 + -BOHH O

B HO + -BOH B HO

2C

B HOK

BOH H O

deoarece n soluii diluate [H2O]=constant, se noteaz KC [H2O]= Kb

B HOKb

BOH

Constanta de bazicitate a unei baze reprezint mrimea triei bazei respective. (Kb mare = baz tare i invers)

lg lg

B HOpKb Kb

BOH

, expresia exponentului de bazicitate.

Cu ct valoarea pKb este mai mic cu att va fi baza mai tare

6

CALCULAREA pH-ului soluiilor de acizi i baze

Soluiilor de acizi monoprotici tari i baze monoprotice tari Soluiilor de acizi monoprotici slabi i baze monoprotice slabe

Pentru soluiile acizilor tari concentraia ionilor hidroniu este egal cu concentraia molar a soluiei. [H3O

+] = Cacid = [HX]

pH = - lg Cacid = - lg [HX]

[H3O+] = 10

-pH mol/L

Pentru soluiile bazelor tari concentraia ionilor hidroxil este egal cu concentraia molar a soluiei. [HO

] = Cbaza = [BOH]

pOH = - lg Cbaza = - lg

[BOH]

pH = 14 - pOH

[HO] = 10

-pOH mol/L

[H3O+] = 10

-14/10

-pOH mol/L

Pentu acizii i bazele slabe se consider evoluia reactiilor de ionizare la echilibru.

3H O A

KaHA

respectiv,

B HOKb

BOH

Se noteaz cu x x = [H3O

+] cantitatea de acid ionizat, respectiv x = [HO

-] cantitatea de baz ionizat.

2xKa

HA x

,

2xKb

BOH x

Se nlocuiesc valorile la echilibru n constantele de aciditate/

bazicitate i se rezolv ecuaiile cu aproximaiile datorate ionizrii/disocierii slabe: [HA]0 [HA]0 x , [BOH]0 [BOH]0 x, Se obine:

3 0 0 H O Ka HA respectiv HO Kb BOH

3 0 0 H O Ka HA respectiv HO Kb BOH

REACIA DE NEUTRALIZARTE ESTE REACIA DINTRE UN ACID I O BAZ CU FORMARE DE SARE I AP