ww-7a.doc

(6145 KB) Pobierz
WODA

Władysław Walkowiak * WODA *                                                                                                                                  ww/7a



 

Woda jako rozpuszczalnik. Elektrolity. pH

 

1.  Wstęp

 

·       woda jest jedyną cieczą nieorganiczną występującą na Ziemi,

·       występuje jednocześnie w 3 stanach skupienia (lód, „ciekła” woda, para wodna),

·       istniała na Ziemi na długo przedtem zanim pojawiła się jakakolwiek forma życia.

 

Charakterystyczne właściwości wody:

 

1.   Cząsteczki wody mają budowę polarną – są dipolami,

2.   Zmiana gęstości z temperaturą – maksymalna wartość przy    +4 0C,

3.   Wysoka pojemność cieplna,

4.   Szeroki zakres temperatury istnienia wody w stanie ciekłym – 100 0C,

5.   Wysokie napięcie powierzchniowe,

6.   Najbardziej uniwersalny rozpuszczalnik, w tym soli i gazów.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.  Elektrolity

 

ELEKTROLITEM nazywamy substancję, która

rozpuszczając się w wodzie lub innym rozpuszczalniku polarnym ulega dysocjacji elektrolitycznej

czyli rozpadowi na jony, tj. kationy i aniony

 

Roztwory wodne elektrolitów (chlorek sodu, kwas solny)

              ¯    przewodzą prąd elektryczny

 

Roztwory wodne nieelektrolitów (cukier, alkohol)

              ¯   nie przewodzą prądu elektrycznego

 

Mocnymi elektrolitami są:

-        sole (np. CaCl2,  KNO3,  Na2SO4)

-        niektóre kwasy (np. HCl,  HNO3,  H2SO4,  HClO4)

-        niektóre wodorotlenki (np. NaOH,  KOH, Ca(OH)2)                                               

Związki chemiczne, które są mocnymi kwasami lub wodorotlenkami, posiadają wiązania chemiczne pomiędzy wodorem lub grupą wodorotlenową a resztą cząsteczki o przeważającym jonowym charakterze. W przypadku soli są to wiązania w 100% jonowe.             

 

 

3.  Cząsteczka wody jako dipol

 

Woda jest przykładem rozpuszczalnika polarnego:                             

                                                                                    O











101 pm

105o













                                                                                    163 pm



                                                        H                                                            H

 

Cząsteczka wody jest dipolem elektrycznym:

m = d ×l

gdzie: m - moment dipolowy,

                 d - ładunek elektryczny,

                 l – odległość biegunów.

Moment dipolowy wyrażamy w debejach lub C×m

 

1D = 3,38 × 10-30 C × m

Proces rozpuszczania w wodzie substancji o budowie jonowej



na przykładzie chlorku sodu (NaCl):

Hydratacja kationów i anionów  - liczby hydratacji.

Silna hydratacja dla jonów o dużej wartości potencjału jonowego,

tj o wysokiej wartości:  Zi / ri,

Zi – ładunek,   ri – promień jonu’

 

np.              Cr3+  ® [Cr(H2O)6]3+

Słaba hydratacja anionów, np.

 

Hydratacja jonu wodorowego  (H+):

 

              H+  +  H2O  =  H3O+

              H+  +  4H2O =  [H9O4]+

 

4.  Dysocjacja wody

 

Woda ulega bardzo słabej dysocjacji:

              H2O Û H+   +  OH-

 

W zwykłych warunkach ciśnienia i temperatury stopień dysocjacji wody jest niewielki. Stała równowagi :

             

 

Ale [H2O] w wodzie jest stałe i w temperaturze 250C wynosi:

 

             

Wówczas:

                                         

Kw - iloczyn jonowy wody

 

Po zlogarytmowaniu :

                                          log Kw = log[H+] + log[OH-]

 

-        logKw = - log[H+] - log[OH-]

 

Zdefiniujmy :

                            pH = - log[H+]              pOH = -log[OH-]

                            pKw = - logKw

Stąd :

pH + pOH = pKw

 

pKw (Kw) zależy tylko od temperatury i siły jonowej roztworu.

 

...

Zgłoś jeśli naruszono regulamin