Sprawozdanie - Nr 13.doc

Wydział Metali Nieżelaznych              Kraków, 2002.09.13

Inżynieria Materiałowa

Rok: II. Grupa: 9

Sprawozdanie

Stała i stopień dysocjacji kwasów i zasad

Stała i stopień hydrolizy soli

Piotr Włoch

Wprowadzenie

              Dysocjację jednozasadowego kwasu HR można opisać równaniem stechiometrycznym

                            .              (1)

              Stałą dysocjacji KHR określa się, zgodnie z prawem działania mas, wyrażeniem:

                                          (2)

oznaczają tu stężenia produktów dysocjacji w gramofonach na litr roztworu, cHR – stężenie cząsteczek kwasu, które nie uległy dysocjacji[1].

              Wartość KHR powinna być według teorii Arrheniusa, w stałej temperaturze, niezależna od całkowitego stężenia kwasu.

Stopień dysocjacji a określa się stosunkiem stężenia części elektrolitu, która uległa dysocjacji, do ilości elektrolitu przed dysocjacją. W przypadku dysocjacji podanej równaniem (1) można więc napisać:

                                          (3)

gdyż jest równe stężeniu części kwasu, która uległa dysocjacji. Stopień dysocjacji jest funkcją stężenia. Jego wartość liczbowa, zgodnie z definicją podaną równaniem (3), mieści się w granicach od O do 1. Dla wyliczenia stałej lub stopnia dysocjacji konieczne jest doświadczalne wyznaczenie stężenia jonów oraz całkowitego stężenia kwasu. Z drugiej zaś strony, zarówno znajomość stałej, jak i stopnia dysocjacji przy znanym stężeniu całkowitym ckw pozwala wyliczyć stężenie jonów wodorowych w roztworach słabych kwasów. Związek pomiędzy stałą i stopniem dysocjacji dla przypadku opisanego równaniem (l) określa zależność:

                                          (4)

              Podczas rozpuszczania w wodzie sole słabych kwasów i mocnych zasad ulegają silnej dysocjacji (w roztworach rozcieńczonych praktycznie całkowitej). Powstające przy tym aniony słabych (słabo dysocjujących) kwasów mają tendencję wiązania się z jonami wodorowymi pochodzącymi z dysocjacji cząstek wody, na nie zdysocjowane cząstki kwasu. Reakcję tę, zwaną hydrolizą, można opisać równaniem:

                            .              (5)

Stała hydrolizy jest więc określona równaniem:

                                          (6)

gdyż jako wartość praktycznie stała zostało wprowadzone do stałej.

              Porównując wielkości stężenia jonów wodorowych wyliczona z wartości stałej dysocjacji kwasu KHR­ oraz iloczynu jonowego wody KW (obydwie te zależności powinny być spełnione w wodnym roztworze kwasu) dochodzi się do wniosku, że w przypadku słabych kwasów Kh jest praktycznie określona równaniem:

                            .              (7)

Gdy się założy, że dysocjacja soli jest całkowita, stopień hydrolizy można określić ułamkiem:

                            .              (8)

Ułamek b podaje, jaka część soli uległa hydrolizie; csoli jest całkowitym (analitycznym) stężeniem soli.

              Jak wynika z porównania równań (5) i (8)

                            .              (9)

Wyrażając cR przez stopień hydrolizy i stężenia soli:

                                          (10)

oraz podstawiając w równaniu (6) wartości z równań (9) i (10), otrzymuje się:

                            .              (11)

Analogiczne rozumowanie można przeprowadzić w przypadku hydrolizy soli silnego kwasu i słabej zasady. Stechiometria tego procesu będzie wówczas opisana równaniem:

                            .              (12)

Stopień hydrolizy:

                            .              (13)

Stała hydrolizy będzie zaś wyrażona równaniem (11). Hydroliza soli słabego kwasu i mocnej zasady powoduje, jak wskazuje równanie (5), alkalizację roztworu (wzrost pH); hydroliza soli silnego kwasu i słabej zasady (równanie (12)) powoduje zakwaszenie roztworu (spadek pH).

              W szeregu przypadków, podczas hydrolizy soli metali tworzących trudno rozpuszczalne wodorotlenki (jak np. Fe, Co, Ni, Zn, Pb itp.), można zaobserwować wytrącanie się osadów. Wiąże się to z przekroczeniem iloczynu rozpuszczalności odpowiedniego wodorotlenku.

Cel ćwiczenia

1.     Należy wyliczyć stałą dysocjacji kwasu octowego, mierząc pH roztworów kwasu octowego o różnych stężeniach. W oparciu o uzyskane wyniki oraz dyskusję błędu należy odpowiedzieć, czy stała dysocjacji kwasu octowego, w badanym zakresie stężeń, może być uważana za wielkość stałą.

2.     Należy wyliczyć stałą hydrolizy oraz stopień hydrolizy octanu sodowego w roztworach o różnych stężeniach.

Opracowanie wyników

Wyniki pomiarów pH roztworów kwasu octowego o różnych stężeniach