C2H3O2

KONU 16
Asit-Baz Dengesi
Hedefler ve Anahtar Becerileri Öğrenme:





Hidratlı protonun doğasını gösterildiği şekilde kavramak H+(aq) or H3O+(aq)
Arrhenius asit ve bazlarını tanımlamak ve tespit etmek.
Bronsted-Lowry asit ve bazlarını tanımlamak ve tespit etmek, ve asit-baz çiftlerini belirlemek.
Kuvvetli asit ve kuvvetli bazları ilişkilendirmek.
Understand how the equilibrium position of a proton transfer reaction relates the strengths of
acids and bases involved.




Suyun öz iyonlaşmasını tanımlamak, [H3O+] ve [OH-] ilişkisini anlamak.
Verilen çözeltinin PH değerini hesaplama [H3O+] veya [OH-]
Verilen asit ve baz konsantrasyonunun PH değerini hesaplamak.
Ka veya Kb için verilen zayıf asit ve zayıf bazların ve çözeltinin PH değerini hesaplamak
 Zayıf asit ve zayıf bazların ph değerini veya verilen Ka or Kb. Konsantrasyonunun yüzde
iyonlaşmasını hesaplamak.
 Calculate Kb for a weak base given Ka of its conjugate acid, and similarly calculate Ka from
Kb.
 Bir tuzlu su çözeltisinin asidik, bazik ya da nötr olduğunu tahmin etme.
 Molekül yapıların asidin gücünü tahmin etme
 Lewis asit ve bazlarını tanımlamak ve tespit etmek.
1
Asitler ve Bazlar
Arrhenius
-Bir asit suda çözündüğünde, hidrojen iyonlarının
konsantrasyonunu arttırır.
-Bir baz suda çözündüğünde, hidroksit iyonlarının
konsantrasyonunu arttırır.
Brønsted-Lowry
-Asit proton vericidir.
-Baz proton alıcıdır.
Asitler ve bazlar inorganik veya organik olabilir. (7
güçlü asit, 8 güçlü baz) veya (asitler –COOH
grubuna sahiptir)
Amfiprotik* – Asit veya baz bir maddenin etki
edebilme yeteneğine sahip olması ö.r. HCO3-, HSO4,H2O
*Amfiprotik Çözücü: Su ve etanol gibi hem proton alabilen hem de proton verebilen
çözücüler.
Bir asit suda çözündüğünde
ne olur?
HCl
(aq)
+ H2O
(l)
→ Cl–(aq) + H3O+ (aq)
• Su Brønsted-Lowry yasasına göre
davranır ve asitten bir proton (H+) ayırır.
• Sonuç olarak, asit ve hidronyum iyonu konjüge
bir baz oluşturur.
2
Konjuge asit ve baz
HCN
(aq)
+ H2O (l)
⇌
CN-
HClO
(aq)
+ H2O (l)
⇌
ClO- (aq) + H3O+ (aq)
NH3 (aq) + H2O (l)
⇌
NH4+ (aq) + OH- (aq)
(aq)
+ H3O+
(aq)
Asit ve Baz Kuvveti
•Kuvvetli Asitler su
içinde tamamen
ayrışır.
–Konjuge bazları
zayıftır.
•Zayıf asitler suda
kısmen ayrışır.
–Konjuge bazları
kuvvetlidir.
3
4
Asit ve Bazların Mukavemeti
• Herhangi bir asit-baz reaksiyonunda, denge
hareket reaksiyonu güçlü baz yönüne hareket
eder.
• H2O, Cl-‘dan çok daha güçlü bir bazdır,
böylece denge saga doğru kayar, K
ölçülemez. (K>>1).
HCl (aq) + H2O (l)  H3O+
(aq) +
Cl- (aq)
• Asetat H2O’dan daha güçlü bir bazdır,
böylece denge sol tarafa doğrudur.(K<1).
CH3CO2H (aq) + H2O (l)
⇌
-
H3O+ (aq) + CH3CO2 (aq)
Suyun Öziyonlaşması
• Görüldüğü gibi, su amfoteriktir*.
• Saf suda, bazı moleküller asit gibi, bazı
moleküller baz gibi davranır.
H2O (l) + H2O (l)
⇌
H3O+
(aq) +
OH-
(aq)
• Bu durum öziyonlaşma olarak adlandırılır.
Kw = [H3O+] [OH−]
• Bu özel denge sabiti, su için iyonik ürün
sabiti olarak adlandırılır.Kw.
• At 25°C, Kw = 1.0  10−14
1. *Amfoterik: Hem asit hem de baz özelliği gösteren, asit veya bazlarla birleşebilen madde.
5
Su için İyonik Ürün Sabiti
Sıcaklık
0 °C
Kw = [H3O+] [OH−]
0.114  10-14
25 °C
1.008  10−14
50 °C
5.476  10-14
75 °C
15.85  10-14
100 °C
51.3  10-14
pH ve pOH ölçeği
pH = -log [H3O+]
pOH = -log [OH-]
• 25 °C saf suda,
Kw = [H3O+] [OH−] = 1.0  10−14
Saf sudan yana; [H3O+] = [OH-],
[H3O+] = 1.0  10-14 = 1.0  10-7
6
pH = -log [H3O+]
Birkaç
madde için
pH
değerleri
pH ölçümünün
3 yolu
•
Turnusol Kağıdı
Kırmızıdan
Maviye;
bazların
pH>7
Maviden
kırmızıya
acidic, pH< 7
• Belirteç
• pH metre
7
7 Kuvvetli Asit
Kuvvetli asitler tamamen iyonize olurlar.
Hidroklorik asit
Hidrobromik asit
Hidroiyodik asit
Klorik Asit
Perklorik Asit
HCl (aq)
“100%”
→
H+ (aq) + Cl-
(aq)
“100%”
HClO4 (aq) → H+ (aq) + ClO4- (aq)
Nitrik Asit
“100%”
Sülfürik Asit
H2SO4 (aq)
→
Asitler: İsimlendirme
Anyon Adı
Asit İsmi
S2-, Sülfit iyonu
H2S, Hidrosülfürik asit
CN-, Siyanür İyonu
HCN, Hidrosiyanik asit
CO32-, Karbonat
H2CO3, Karbonik Asit
CrO42-, Kromat
H2CrO4, Kromik Asit
BrO-, Hipobromit
HBrO, hipobromik asit
NO2-, Nitrit
HNO2, nitrik asit
8
Acids: Adlandırma
Anion name
Acid name
hydro
ide ion
ic acid
HCl, HidroKlorik Asit
Cl-, Klorit İyonu
ate ion
ic acid
ClO3-, Klorat İyonu
HClO3, Klorik Asit
ite ion
ous acid
ClO2-, Klorit İyonu
HClO2, chlorous acid
Kuvvetli Bazlar
Kuvvetli bazlar tamamen ayrışır.
Hidroksitler;
• Alkali Metaller (Li, Na, K, Rb, Cs)
“100%”
NaOH (aq)
→
Na+ (aq) + OH- (aq)
• Ağır Alkalı Toprak Metalleri (Ca, Sr, Ba)
(Sınırlı bir çözünürlüğe sahip olmasına rağmen)
9
Ka ve Kb
HA
(aq)
+ H2O (l)
Kc =
⇌
H3O+ (aq) + A-(aq)
[H3O+] [A-]
[HA]
Bu denge sabiti “Asit Ayrışma
Sabiti” olarak adlandırılır, Ka.
Ka =
[H3O+] [A-]
[HA]
Ayrılma Sabitleri
Ka değeri büyüdüğünde; asitler kuvvetlidir.
10
Ka’nın pH’sını Hesaplama
Formik asidin solüsyonu 0.100 M,
HCOOH, at 25C is 2.38. Ka için formic
asidin sıcaklığını hesaplama.
HCOOH
(aq) + H2O (l)
[H3O+] [HCOO-]
⇌
H3O+ (aq) + HCOO-
(aq)
Ka = [HCOOH]
Ka’nın hesaplanması için; 3 Denge
konsantrasyonunu bilmemiz gerekir.
[H3O+] arayabiliriz, hangisi [HCOO-]’a
benzerse, pH odur.
Ka için pH Hesaplama
Şimdi, ICE tablosunu kuralım…
[HCOOH], M
[H3O+], M
[HCOO-], M
0.100
0
0
Kontrol
- 4.17  10-3
+ 4.17  10-3
+ 4.17  10-3
Denge
0.10 - 4.17  10-3
= 0.0958
4.17  10-3
4.17  10-3
Başlangıçta
11
Yüzde İyonizasyon Hesaplama
Yüzde İyonizasyon=
Konsantrasyon İyonizasyonu
 100%
Orjinal Konsantrasyon
Örneğin,
[H3O+]eq  100%
[HA]başlangıç
Yüzde İyonizasyon=
[H3O+]eq = 4.2  10-3 M
[HCOOH]initial = 0.10 M
Yüzde İyonizasyon
-3
= 4.2  10
0.10
= 4.2%
 100%
Ka için pH hesaplama
0.30 M Asetik Asit çözeltisinin pH’sını
hesaplama, HC2H3O2, at 25C.
HC2H3O2 (aq) + H2O
(l)
⇌
H3O+ (aq) + C2H3O2-(aq)
Asetik asit için Ka; 25C is 1.8  10-5.
Ka =
[H3O+] [C2H3O2-]
[HC2H3O2]
12
Ka İçin PH Hesaplama
We next set up an ICE table…
[HC2H3O2], M
[H3O+], M
[C2H3O2-], M
0.30
≈0
0
Kontrol
-x
+x
+x
Denge
0.30 - x  0.30
x
x
Başlangıç
We are assuming that x will be very small compared to 0.30
and can, therefore, be ignored.
• 100*Ka = 100*(1.8  10-5) = 0.0018
• 0.30-x = 0.30-0.0018 ≈ 0.30 (using sign. figures)
Genel olarak, tahminen [HA]eq is effectively
equal to [HA]0 is valid whenever [HA]0 is
greater than 100*Ka.
Poliprotik Asitler…
…1’den fazla asit protonuna sahiptir.
If the difference between the Ka for the first
dissociation and subsequent Ka values is 104
or more, the pH generally depends only on
the first dissociation.
13
Örnek (PoliProtik Asit)
H3PO4 (aq) + H2O
⇌ H3O+ (aq) + H2PO4- (aq)
(l)
Ka1 = 7.5×10-3
H2PO4- (aq) + H2O
(l)
⇌
H3O+ (aq) + HPO42- (aq)
Ka2 = 6.2×10-8
HPO42- (aq) + H2O (l)
⇌
H3O+ (aq) + PO43- (aq)
Ka3 = 3.6×10-13
H2C2O4(aq)
⇌
H3O+(aq) + HC2O4-(aq)
Ka1 = 6.5x10-2
HC2O4-(aq)
⇌
H3O+(aq) + C2O42-(aq)
Ka2 = 6.1x10-5
Zayıf Bazlar
Bazlar hidroksit iyonu üretmek için su ile reaksiyona girer.
14
Zayıf Bazlar
B (aq) + H2O(l)
⇌
HB+ (aq) + OH- (aq)
Bu reaksiyon için, denge
sabiti ifade edilirken:
Kb =
[HB+] [OH-]
[B]
Kb neredeyse baz ayrışma sabiti odur.
Zayıf Bazlar
Kb can be used to find [OH-] and, through it, pH.
15
Bazik Çözeltilerin ph’ı
0.15 M NH3 çözeltisinin 25 °C sıcaklıkta pH’I
nedir?
NH3
(aq) +
H2O (l) ⇌ NH4 +(aq) + OH - (aq)
+
Kb = [NH4 ] [OH ] = 1.8  10-5
[NH3]
Baz Çözeltilerinde pH Hesabı
Bilgileri çizelgeye geçirelim.
Başlangıçta
Dengede
[NH3], M
[NH4+], M
[OH-], M
0.15
0
0
0.15 - x  0.15
x
x
16
Ka ve Kb
at 25 °C
Ka ve Kb bu yöntemle yapılır:
Ka  Kb = Kw
Bu yüzden, bunlardan birisini biliyorsanız, diğerini
hesaplayabilirsiniz.
Sudaki anyonların reaksiyonları
• Anyonlar bazdır. (Biz asidin konjüge bazıdır.)
• Bu gibi, bir hidroliz reaksiyonunda OHve konjüge asit oluşturmak için;
X- (aq) + H2O
(l)
⇌ HX (aq) + OH-
(aq)
17
Sudaki Katyonların Reaksiyonu
• Asidik protonlara sahip
katyonlar bir çözeltinin pH
değerini düşürür. (NH4+
gibi)
• Çoğu metal katyonu,
çözeltinin pH değerini
düşürmek için çözelti
içinde hidratlanır.
Sudaki Katyonların Reaksiyonu
• Attraction between
nonbonding electrons on
oxygen and the metal
causes a shift of the
electron density in water.
• Bu O-H bağı suyu daha
polar ve daha asidik
yapar.
• Büyük yük ve küçük boyut
katyonu daha asidik hale
getirir.
18
Katyon ve Anyon Etkisi
1. Anyon, kuvvetli asitin
konjüge bazı ise, pH’ı
etkilemez.
2. Anyon, zayıf asitin
konjuge bazıysa, pH’I
etkiler.
3. Katyon, zayıf bazın
konjuge asitiyse, pH’I
azaltır.
Katyon ve Anyon Etkisi
4. Güçlü Arrhenious
bazının katyonları
pH’I etkilemez.
5. Diğer metal iyonları
pH’ın azalmasına
neden olur.
6. Bir çözelti, zayıf bir
asitin konjuge bazını
içerdiğinde, pH’ın
etkilenmesi Ka ve Kb
values.
19
Asitin Gücünü Etkileyen Faktörler
• Daha polar bir H-X bağı ve/veya zayıf H-X bağı
mukavemeti, bileşiği daha asidik yapar.
• Bir satır boyunca, bir grup için üstten alta ve
soldan sağa asitlik artar.
Asit Gücünü Etkileyen Faktörler
Oksiasitler, in
which an -OH is
bonded to another
atom, Y, the more
electronegative Y
is, the more acidic
the acid.
20
Asit Gücünü Etkileyen Faktörler
Bir dizi oksiasit için, asitlik oksijen
sayısı ile birlikte artar.
• Asit dayanımı (mukavemeti) arttığında;
elektronegatif atom eklenir.
Aşağıdaki asit gücü azalan oksoasitleri
düzenleyelim:
HClO, HClO2, HClO3, HBrO
(Zayıftan güçlüye doğru)
21
Asit Gücünü Etkileyen Faktörler
Rezonans karboksilik asitin konjüge
bazını stabil hale getirir, ve konjüge
bazı daha asidik hale getirir.
Rezonans: Belli bir frekansla titreşen bir ses kaynağının, yakındaki özdeş ses kaynağını aynı
frekansla titreştirmesi olayı.
Lewis Asitleri
adduct
• Lewis asitleri, elektron-çifti alıcısı olarak tanımlanır.
• Boş değerlik orbitaline sahip olan atomlar, lewis
asiti olabilir.
22
Lewis Bazları
• Lewis bazları elektron çifti verici olarak tanımlanır.
• Herhangi bir Brønsted-Lowry bazı, Lewis bazı
olabilir.
• Lewis bazları ancak, protonlar dışındaki
şeylerle etkileşime girebilir.
ÇEVİRİ-DÜZENLEME: MUHAMMED BAYRAM
ERCİYES ÜNİVERSİTESİ MALZEME BİLİMİ VE MÜHENDİSLİĞİ
2016©
23