Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl.

Prezentacja na temat: "Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl."— Zapis prezentacji:

1 Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

2

3 SPIS TREŚCI WSTĘP ROZPUSZCZALNOŚĆ TABELA ROZPUSZCZALNOŚCI STRĄCANIE OSADU ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI REAKCJE ZOBOJETNIANIA HYDROLIZA SOLI

4 Reakcje jonowe, to reakcje, które zachodzą pomiędzy jonami lub z udziałem jonów obecnych w roztworze, zwykle wodnym, przy czym nie następuje przeniesienie elektronów pomiędzy cząstkami. Reakcje jonowe mogą zachodzić również w środowisku stopionych substancji jonowych, jednak na co dzień nie mamy z takimi procesami do czynienia. Do najważniejszych reakcji jonowych w roztworach wodnych zalicza się : strącanie osadu, reakcje zobojętnienia hydrolizę soli. Jonowo zapisujemy mocne kwasy, zasady i dobrze rozpuszczalne w wodzie sole. PAMIĘTAJ

5 Rozpuszczalność Jest to wielkość, którą wyznacza się doświadczalnie i wyraża ona masę substancji rozpuszczonej wyrażoną w gramach, którą możemy rozpuścić w 100 gramach rozpuszczalnika w określonej temperaturze i ciśnieniu z utworzeniem roztworu nasyconego. m s – masa substancji rozpuszczonej w roztworze nasyconym w [g] ; m rozp – masa rozpuszczalnika w [g]. Każdą substancję można zaliczyć do jednej z trzech grup: substancja praktycznie nierozpuszczalna (rozpuszczalność poniżej 0,1g w 100g wody), substancja słabo rozpuszczalna (rozpuszczalność w granicach 0,1-1g w 100g wody ), substancja dobrze rozpuszczalna (rozpuszczalność ponad 1g w 100g wody ).

6 Miarą rozpuszczalności jest maksymalna masa substancji, która może rozpuścić się w 100 gramach rozpuszczalnika, w określonej temperaturze, czyli ilość zawarta w roztworze nasyconym. Roztwór nasycony to roztwór zawierający największą w określonej temperaturze (np. 20 o C) ilość substancji rozpuszczonej, która znajduje się w równowadze z tą substancją pozostającą w fazie stałej. Rozpuszczalność substancji w wodzie zmienia się wraz ze zmianą temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność soli przeważnie wzrasta, wiele z nich wykazuje niewielkie zmiany rozpuszczalności, jak np. NaCl, nielicznych rozpuszczalność maleje, np. Na 2 CO 3. Rozpuszczalne są wszystkie azotany, octany, podobnie jak chlorki, bromki i jodki z wyjątkiem srebra, rtęci oraz ołowiu(II). Rozpuszczalne są wszystkie siarczany, z wyjątkiem siarczanów baru, strontu, ołowiu oraz słabo rozpuszczalnych siarczanów wapnia, srebra i rtęci. Praktycznie nierozpuszczalne są wszystkie obojętne węglany i fosforany, z wyjątkiem węglanów i fosforanów amonowych oraz metali alkalicznych. PAMIĘTAJ

7 Tabela rozpuszczalności Podane symbole wskazują co stanie się po zmieszaniu wodnych roztworów zawierających dane jony: puste pole oznacza iż związek powstający w wyniku reakcji jest dobrze rozpuszczalny w wodzie () - substancja o niewielkiej rozpuszczalności, strąca się przy odpowiednim stężeniu roztworu - substancja praktycznie nierozpuszczalna, strąca się z rozcieńczonych roztworów & - zachodzą skomplikowane reakcje, lub substancja nie została otrzymana Kolor tła odzwierciedla (w przybliżeniu) charakterystyczną barwę substancji W tabeli odszukujemy w kolumnie odpowiedni anion, a w wierszach szukamy kationu. Na skrzyżowaniu znajduje się informacja, czy połączenie obu jonów daje trudno rozpuszczalny osad.

8 STRĄCANIE OSADU Po zmieszaniu dwóch roztworów zawierających jony pochodzące z dysocjacji dwóch różnych substancji rozpuszczalnych w wodzie może dojść do powstania nowej substancji, praktycznie nie rozpuszczalnej w wodzie, czyli do strącenia osadu. Reakcja strąceniowa jest to reakcja między jonami, które łącząc się, dają trudno rozpuszczalny związek. Reakcje strącania osadów dzieli się na 3 typy: tworzenie trudno rozpuszczalnych soli Ag + + Cl¯ AgCl, tworzenie trudno rozpuszczalnych wodorotlenków Cu 2+ + 2OH¯ Cu(OH) 2, tworzenie trudno rozpuszczalnych kwasów SiO 3 2- + 2H + H 2 SiO 3.

9 Równanie w postaci cząsteczkowej Równanie w postaci jonowej Równanie w postaci skróconej jonowej Jest to taki zapis, w którym usuwamy z obu stron równania powtarzające się jony. Skrócona wersja równania reakcji pozwala pokazać dokładnie, na czym polega cały proces zachodzący pomiędzy dwiema substancjami.

10 PRZYKŁAD Korzystając z tabeli rozpuszczalności napisz w postaci cząsteczkowej i jonowej : A. Równanie reakcji chlorku wapnia z węglanem potasu B. azotanu(V) żelaza(III) z zasadą sodową

11 ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI Nie ma związków całkowicie nierozpuszczalnym w danym rozpuszczalniku. Każda substancja rozpuszcza się w mniejszym lub większym stopniu. W przypadku trudno rozpuszczalnych soli ta część soli, która uległa rozpuszczeniu jest całkowicie zdysocjowana na jony. W nasyconym roztworze soli występuje stan równowagi, między osadem a częścią rozpuszczoną. Stan równowagi jest stanem dynamicznym – jedne jony przechodzą z kryształu do roztworu, a inne powracają z roztworu do fazy krystalicznej. Pojęcie iloczynu rozpuszczalności stosuje się tylko do elektrolitów trudno rozpuszczalnych! Iloczyn rozpuszczalności jest to iloczyn stężeń jonów trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym, w danej temperaturze. W przypadku soli dysocjujących na dwa lub więcej jonów tego samego rodzaju ich stężenia wyraża się w odpowiednich potęgach Iloczyn rozpuszczalności jest to iloczyn stężeń jonów trudno rozpuszczalnego elektrolitu w jego roztworze nasyconym, w danej temperaturze. W przypadku soli dysocjujących na dwa lub więcej jonów tego samego rodzaju ich stężenia wyraża się w odpowiednich potęgach

12 Dysocjującej według równania: Iloczyn rozpuszczalności K s ma postać: gdzie: [A n+] – stężenie molowe kationów; [B m- ] – stężenie molowe anionów Wartości iloczynów rozpuszczalności dla różnych substancji są dostępne w postaci tabel i mają zastosowanie podczas określania warunków w jakich wytrącają się osady. Jeśli w roztworze są obecne dwa jony, które dają z jonem wprowadzonym do roztworu trudno rozpuszczalne osady, to najpierw wytraci się osad trudniej rozpuszczalny ( mniejsza wartość iloczynu rozpuszczalności) przykład Z roztworu zawierającego jony Cl - i I - po dodaniu jonów srebra, najpierw wytraci się osad AgI ( K = 1,510 -16 ) później osad AgCl ( K =1,510 -10 ).

13 ZADANIA Napisz wyrażenie na iloczyn rozpuszczalności następujących soli: CaCO 3 ; PbCl 2 ; Pb 3 (PO 4 ) 2 Do 0,5 dm 3 0,008 molowego roztworu CaCl 2 dodano 0,5 dm 3 0,008 molowego roztworu Na 2 SO 4. Czy w danych warunkach strąci się osad CaSO 4 ? Dane: C m CaCl 2 =0,008mol/dm 3 C m Na 2 SO 4 =0,008 mol/dm 3 VCaCl 2 =0,5 dm 3 VNa 2 SO 4 = 0,5 mol/dm 3 Wartość iloczynu rozpuszczalności CaSO 4 K s = 2,4*10 -5

14 Ks = [Ca 2+ ][SO 4 2- ] Obliczmy stężenie jonów Ca 2+ po zmieszaniu roztworów Przed zmieszaniem C m [Ca 2+] wynosiło 0,008mol/dm 3 0,008 mola – 1 dm 3 0,004 mola – 0,5dm 3 Objętość roztworu po zmieszaniu V = 0,5dm 3 +0,5 dm 3 Stężenie jonów Ca 2+ po zmieszaniu [Ca 2+ ] = 0,004 mol/dm 3 Wartość iloczynu rozpuszczalności CaSO 4 K s = 2,4*10 -5 1,6 10 -5 < K s Strącanie osadu soli trudno rozpuszczalnych zaczyna się po przekroczeniu takich stężeń jonów, których iloczyn ma wartość K so tej soli; Roztwór siarczanu(VI) wapnia jest nienasycony więc osad się nie strąci.

15 Sprawdź czy wytrąci się osad PbCl 2 o iloczynie rozpuszczalności równym K=1,6.10 -5 jeżeli zmieszamy ze sobą 200 cm 3 0,01 molowego roztworu Pb(NO3) 2 z 800 cm 3 0,02 molowego roztworu NaCl. Dane: [Pb(NO 3 ) 2 ] = 0,01 mol/dm 3 [NaCl] = 0,02 mol/dm 3 V 1 = 200 cm 3 = 0,2 dm 3 V 2 = 800 cm 3 = 0,8 dm 3 K=1,6. 10 -5 2NaCl + Pb(NO 3 ) 2 = PbCl 2 +2NaNO 3 PbCl 2 = Pb 2+ +2Cl - x =[Pb 2+ ][Cl - ] 2 (V = V 1 +V 2 = 0,2dm 3 + 0,8dm 3 =1dm 3 ) x< K Osad się nie wytrąci.

16 Wiedząc, że K AgCl = 1,1 10 -10 określ, ile gramów AgCl rozpuści się w 100 cm 3 wody Obliczmy stężenie molowe AgCl w roztworze nasyconym K = [Ag + ][Cl - ] K = C 2 C = K C= 1,05 10 -5 mol/dm 3 Obliczmy, ile moli AgCl znajduje się w 100 cm 3 tego roztworu 1,0510 -5 moli – 1 dm 3 n moli – 0,1 dm 3 n = 1,0510 -6 mola Obliczmy ile to gramów M AgCl = 143,4 g/mol m = n M m = 150,6 10 -6 g = 1,5 10 -4 g

17 REAKCJE ZOBOJĘTNIENIA Według definicji Arrheniusa reakcja między kwasem i zasadą nazywa się reakcją zobojętnienia. Terminu zobojętnianie nie można przyjmować dosłownie, ponieważ roztwór obojętny powstać może tylko w wyniku reakcji kwasu z zasadą o zbliżonej mocy, tak jak np. w reakcji 1 mola HCl z 1 molem NaOH. W roztworach wodnych mogą mieć miejsce cztery możliwe przypadki, obejmujące reakcje między kwasem i zasadą, które powszechnie nazywa się reakcjami zobojętniania. Reakcja mocny kwas – mocna zasada Reakcja słaby kwas – mocna zasada Reakcja mocny kwas – słaba zasada Reakcja słaby kwas – słaba zasada Istotą reakcji zobojętniania jest łączenie się kationów wodoru ( jonów hydroniowych) i anionów wodorotlenkowych w niezdysocjowane cząsteczki wody. Każda reakcja pomiędzy kwasem i zasadą sprowadza się do reakcji pomiędzy jonami H + (H 3 + O), a jonami OH¯

18 Odczyn roztworów wodnych kwasów kwaśny; pH < 7,0 zasad zasadowy;pH > 7,0 Jaki jest odczyn roztworu wodnego soli - obojętny? A.NaCl Na + + Cl - pH = 7,0 B.NH 4 Cl NH 4 + + Cl - pH < 7,0 C.CH 3 COONa CH 3 COO - + Na + pH > 7,0 HYDROLIZA SOLI NH 4 Cl to sól słabej zasady i mocnego kwasu CH 3 COONa to sól mocnej zasady i słabego kwasu Roztwory obu tych soli nie wykazują odczynu obojętnego. Przyczyną jest zjawisko hydrolizy. Hydroliza soli to reakcja soli z wodą, która prowadzi do utworzenia produktu słabo zdysocjowanego. Reakcja Bhydrolizie ulegają kationy NH 4 + Reakcja Chydrolizie ulegają aniony CH 3 COO - Reakcja Ahydrolizie nie ulegają jony Na + czy Cl -

19 Hydrolizie ulegają tylko te sole, których jony mają zdolność reagowania z cząsteczkami wody. Do takich soli należą: sole słabych kwasów i mocnych zasad ( hydroliza anionowa) sole słabych zasad i mocnych kwasów ( hydroliza kationowa) sole słabych zasad i słabych kwasów (anionowo – kationowa) Hydroliza anionowa Hydrolizie anionowej ulegają sole mocnych zasad i słabych kwasów Octan sodu w wodzie jest całkowicie zdysocjowany: Zdolność do reakcji z cząsteczkami wody ma anion octanowy, który zgodnie z teorią Bronsteda stanowi zasadę anionową i może przyjmować proton, przechodząc w słabo zdysocjowany kwas. Wytworzony w tej reakcji nadmiar jonów OH - powoduje zasadowy odczyn roztworu.

20 Hydroliza kationowa Hydrolizie kationowej ulegają sole słabych zasad i mocnych kwasów. W roztworze wodnym chlorku amonu znajdują się kationy amonowe i aniony chlorkowe Kation amonowy według teorii Bronsteda jest kwasem kationowym i w reakcji z wodą jest protonodawcą. Hydroliza anionowo - kationowa W przypadku soli słabych zasad i słabych kwasów hydrolizie ulega zarówno kation słabej zasady jak i anion słabego kwasu. Podczas dysocjacji octanu amonu powstają: kwas kationowy NH 4 + i zasada octanowa CH 3 COO - Zachodzą reakcje hydrolizy: W wyniku tej reakcji odczyn roztworu staje się kwaśny.

21 Odczyn roztworu mocnejmocnego mocnejsłabego słabejmocnego słabejsłabego obojętny (hydroliza nie zachodzi) zasadowy kwasowy obojętny Sól pochodząca od zasady kwasu Odczyn roztworu może być obojętny, lekko zasadowy lub kwaśny w zależności od mocy danego kwasu i zasady w soli.

22 - zapis cząsteczkowy: Na 2 CO 3 + 2H 2 O 2NaOH + H 2 CO 3 ; - zapis jonowy: 2Na + + CO 3 2- + 2H 2 O 2Na + + 2OH - + H 2 CO 3; - zapis jonowy skrócony: CO 3 2- + 2H 2 O H 2 CO 3 + 2OH -. - zapis cząsteczkowy: NH 4 NO 3 + H 2 O NH 3. H 2 O + HNO 3 ; - zapis jonowy: NH 4 + +NO 3 - + H 2 O NH 3. H 2 O + H + + NO 3 - - zapis jonowy skrócony: NH 4 + + H 2 O NH 3. H 2 O + H + -zapis cząsteczkowy:(NH 4 ) 2 CO 3 +2H 2 O 2NH 3. H 2 O + H 2 CO 3 ; -zapis jonowy: 2NH 4 + + CO 3 2- + 2H 2 O 2NH 3. H 2 O + H 2 CO 3 PRZYKŁADY HydrolizaSole anionowaNa 2 CO 3 ; Na 2 S, NaNO 2; CH 3 COOK kationowaNH 4 NO 3 ; AlCl 3 ; ZnCl 2; Al 2 (SO 4 ) 3

23 Jaki jest odczyn wodnych roztworów następujących soli? 1.NaCl, K 2 CO 3, NH 4 ClO 4, Na 2 HPO 4. Na 3 PO 4, Al 2 (SO 4 ) 3, KNO 3, CH 3 COONH 4. NaH 2 PO 4, Zn(NO 3 ) 2, (NH 4 ) 2 CO 3, Na 2 SO 4. 2.CH 3 COONa, AlCl 3, (NH 4 ) 2 S, NaClO 4. Do roztworu zawierającego 0,25 mola NH 3, dodano 0,125 mola H 2 SO 4. Jaki odczyn będzie miał przygotowany roztwór? Rozwiązanie; substraty użyte są w stosunku 0,25 : 0,125 = 2 : 1, czyli w stosunku stechiometrycznym, więc zaszła reakcja zobojętnienia: 2NH 3 + H 2 SO 4 (NH 4 ) 2 SO 4. Jednak odczyn roztworu będzie kwasowy, ponieważ jest to sól słabej zasady i mocnego kwasu, ulegnie hydrolizie kationowej.

24 Bibliografia Chemia od A do Z M. Klimaszewska Chemia 3 – S. Hejwowska Chemia medyczna I. Żak http://mwalnik.wodip.opole.pl