kwas1 + zasada2  zasada1 + kwas2 kwas1  zasada1 + proton zasada2 + proton  kwas2 kwas1 + zasada2  zasada1 + kwas2 NH3 + H2O  NH4+ + OH- zasada1 kwas2 sprzężony sprzężona kwas1 zasada2 Substancja zachowuje się jak kwas tylko w obecności zasady i na odwrót, zachowuje się jak zasada tylko w obecności kwasu. Reakcja kwasu z zasadą to reakcja zobojętnienia. Sprzężona zasada powstaje, gdy kwas traci proton. Sprzężony kwas powstaje, gdy zasada przyłącza proton.

H2PO4- + H3O+  H3PO4 + H2O zasada1 kwas2 kwas1 zasada2 Związki amfiprotyczne H2PO4- + H3O+  H3PO4 + H2O zasada1 kwas2 kwas1 zasada2 H2PO4- + OH-  HPO42- + H2O kwas1 zasada2 zasada1 kwas2 Związki amfiprotyczne wykazują zarówno właściwości kwasowe jak i zasadowe. Aminokwasy (np. glicyna) zawierają jednocześnie grupy funkcyjne o właściwościach słabych kwasów i słabych zasad. Są ważną grupą związków amfiprotycznych. Aminokwas po rozpuszczeniu w wodzie ulega wewnątrzcząsteczkowej reakcji kwas-zasada z wytworzeniem jonu obojnaczego (zwitterjonu). Reakcja jest analogiczna do reakcji pomiędzy kwasem karboksylowym (np. octowym) i aminą (np. CH3NH2) NH2CH2COOH  NH3+CH2COO- glicyna jon obojnaczy

Autoprotoliza jest innym przykładem oddziaływania kwas – zasada: zasada1 + kwas2  kwas1 + zasada2 H2O + H2O  H3O+ + OH- CH3OH + CH3OH  CH3OH2+ + CH3O- HCOOH + HCOOH  HCOOH2+ + HCOO- NH3 + NH3  NH4+ + NH2- Woda jest przykładem rozpuszczalnika amfiprotycznego. Rozpuszczalniki amfiprotyczne ulegają autojonizacji, czyli autoprotolizie, tworząc parę form jonowych. Jest to inny przykład reakcji kwas-zasada.

Al(H2O)63+ + H2O  H3O+ + AlOH(H2O)52+ CH3COOH + H2O  H3O+ + CH3COO- Najmocniejszy kwas   Najsłabszy kwas Najsłabsza zasada Najmocniejsza zasada HClO4 + H2O  H3O+ + ClO4-   HCl + H2O  H3O+ + Cl- H3PO4 + H2O  H3O+ + H2PO4- Al(H2O)63+ + H2O  H3O+ + AlOH(H2O)52+ CH3COOH + H2O  H3O+ + CH3COO- H2PO4- + H2O  H3O+ + HPO42- NH4+ + H2O  H3O+ + NH3 Dwa pierwsze kwasy są kwasami mocnymi w roztworze wodnym. Ulegają dysocjacji na jony w 100%. Tylko około 1% kwasu octowego jest zdysocjowane. Najsłabszy kwas tworzy najmocniejszą sprzężoną zasadę. To oznacza, że amoniak ma silniejsze powinowactwo do protonu (jest lepszym akceptorem protonu) niż którakolwiek zasada położona ponad nim. Jony chloranowe VII i chlorkowe nie są akceptorami protonu w roztworze wodnym. Tendencja rozpuszczalnika do oddawania lub przyłączania protonów wyznacza moc rozpuszczonych w nim kwasów i zasad.

rozpuszczalnik różnicujący CH3COOH + HClO4  CH3COOH2+ + ClO4- zasada1 kwas2 kwas1 zasada2 Kwas chlorowy VII czy chlorowodorowy są mocnymi kwasami w wodzie. Jeśli jako rozpuszczalnika użyjemy bezwodny kwas octowy, który jest słabszym akceptorem protonu niż woda, żaden z tych kwasów nie ulegnie całkowitej dysocjacji. Ustali się równowaga. Kwas chlorowy jest mocniejszym kwasem (ulega dysocjacji w większym stopniu) niż kwas chlorowodorowy w tym rozpuszczalniku. Bezwodny kwas octowy jest rozpuszczalnikiem różnicującym moc kwasów, które zachowują się jak mocne kwasy w wodzie. A jak będzie działaŁ taki rozpuszczalnik jak ciekły amoniak? Bezwodny kwas octowy jest rozpuszczalnikiem różnicującym moc kwasów, które zachowują się jak mocne kwasy w wodzie. Jak będzie działał ciekły amoniak jako rozpuszczalnik?

Stopień dysocjacji Prawo rozcieńczeń Ostwalda Mocne elektrolity =1 %=100% Stopień dysocjacji =nzdys/ncałk=czdys/ccałk Słabe elektrolity <1 %<100% Im większe stężenie cHA tym mniejszy stopień dysocjacji 

Krzywe miareczkowania alkacymetrycznego Mocny kwas + mocna zasada Mocna zasada Roztwór obojętny Mocny kwas

Krzywe miareczkowania alkacymetrycznego słaby kwas + mocna zasada Mocna zasada Sł. zasada bufor Sł. kwas

Krzywe miareczkowania alkacymetrycznego słaba zasada + mocny kwas Sł. zasada bufor amfiprotyczna bufor Sł. kwas Mocny kwas

Miareczkowanie sody kwasem solnym Mol/l (g, mol, litr)

Wskaźniki alkacymetryczne Słabe kwasy i zasady o różnym zabarwieniu formy kwasowej i zasadowej żółty żółty Zakres zmiany barwy wskaźnika to pKa +/- 1, zakres ten może się zmienić wraz ze zmianą temperatury oraz ze zmianą siły jonowej roztworu. czerwony

Wskaźniki alkacymetryczne Jednobarwne (fenoloftaleina)

fenoloftaleina

Jak dobrać wskaźnik? fenoloftaleina fenoloftaleina Oranż metylowy

Charakterystyka wskaźników

hortensja pH gleby 4 – 4,5 pH gleby 5,5 - 6

Ten sam barwnik jest odpowiedzialny za barwę maków i chabrów Maki Chabry pH soków w makach < pH soków w chabrach

Automatyczny titrator

Wyrażenia opisujące stałą równowagi wW + xX  yY + z Z [Y]y [Z]z K = [W]w [X]x Wyrażenia algebraiczne przedstawiające zależności istniejące pomiędzy stężeniami (stałe stężeniowe) (lub aktywnościami – stałe termodynamiczne) substratów i produktów. [Y] – stężenie molowe, jeśli reagent jest gazem – ciśnienie cząstkowe zamiast stężenia np. py, jeśli Y jest czystą cieczą, rozpuszczalnikiem w dużym nadmiarze, jego symbol nie pojawia się w wyrażeniu opisującym stałą równowagi. Wartość stałej zależy od temperatury, ciśnienia, siły (mocy) jonowej roztworu dla stałej stężeniowej. Położenie stanu równowagi chemicznej jest niezależne od drogi, na której ten stan został osiągnięty. Wyrażenia algebraiczne przedstawiające zależności istniejące pomiędzy stężeniami (stałe stężeniowe) (lub aktywnościami – stałe termodynamiczne) substratów i produktów. [Y] – stężenie molowe, jeśli reagent jest gazem – ciśnienie cząstkowe zamiast stężenia np. py, jeśli Y jest czystą cieczą, rozpuszczalnikiem w dużym nadmiarze, jego symbol nie pojawia się w wyrażeniu opisującym stałą równowagi. Wartość stałej zależy od temperatury, ciśnienia, siły (mocy) jonowej roztworu dla stałej stężeniowej. Położenie stanu równowagi chemicznej jest niezależne od drogi, na której ten stan został osiągnięty.

Równowagi i stałe równowagi ważne w chemii analitycznej   Rodzaj równowagi Nazwa i symbol stałej równowagi Typowy przykład Wyrażenie opisujące stałą równowagi Dysocjacja wody Iloczyn jonowy wody, Kw 2 H2O  H3O+ + OH- Kw = [H3O+][OH-] Równowaga heterogeniczna pomiędzy substancją trudno rozpuszczalną i jej jonami w nasyconym roztworze Iloczyn rozpuszczalności, Kso BaSO4(s)  Ba2+ + SO42- Kso = [Ba2+][ SO42-] Dysocjacja słabego kwasu lub słabej zasady Stała dysocjacji, Ka lub Kb CH3COOH + H2O  H3O+ + CH3COO- CH3COO- + H2O  OH- + CH3COOH [H3O+][ CH3COO-] Ka = _________________ [CH3COOH] Kb = _ [OH-][CH3COOH] [CH3COO-] Tworzenie kompleksu Stała kompleksowania, n Ni2+ + 4CN-  Ni(CN)42- 4 = ______________ [Ni(CN)42-] [Ni2+][CN-]4 Równowaga reakcji utlenienia/redukcji Kredox MnO4- + 5Fe2+ + 8H+  Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O Kredox = ____________________ [Mn2+][Fe3+]5 [MnO4-][Fe2+]5[H+]8 Równowaga podziału substancji rozpuszczonej pomiędzy nie mieszające się rozpuszczalniki KD I2(aq)  I2(org) KD = ­­­­­­­­­­­­_____ [I2]org [I2]aq

Równowagi i stałe równowagi ważne w chemii analitycznej   Rodzaj równowagi Nazwa i symbol stałej równowagi Typowy przykład Wyrażenie opisujące stałą równowagi Dysocjacja wody Iloczyn jonowy wody, Kw 2 H2O  H3O+ + OH- Kw = [H3O+][OH-] Iloczyn rozpuszczalności, Kso BaSO4(s)  Ba2+ + SO42- Kso = [Ba2+][ SO42-] Tworzenie kompleksu Stała kompleksowania, n Ni2+ + 4CN-  Ni(CN)42- 4 = [Ni(CN)42-] [Ni2+][CN-]4 Równowaga reakcji utlenienia/redukcji Kredox MnO4- + 5Fe2+ + 8H+  Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O Kredox = [Mn2+][Fe3+]5 [MnO4-][Fe2+]5[H+]8 Równowaga podziału substancji rozpuszczonej pomiędzy nie mieszające się rozpuszczalniki KD I2(aq)  I2(org) [I2]org KD = [I2]aq