Ch s hydro pH và môi tr ng dung d ch.
Trang 1CH NG XIII: CÂN B NG ION C A AXÍT – BAZ
I S đi n ly c a n c và tích s ion c a n c:
Hình 13.1 S ion hóa c a n c
H2O + H2O H3O+ + OH Hay: H2O H+ + OH
-H ng s đi n ly c a n c:
2 1 , 8 . 1016
O H OH H
K
*Tích s n ng đ các ion H+ và OH- trong n c nguyên ch t hay trong dung
d ch n c b t k là h ng s nhi t đ xác đ nh, đ c g i là tích s ion c a n c Kn
18
1000 10 8 , 1
H
Kn [ H][ OH] 1014
II Ch s hydro pH và môi tr ng dung d ch
1 Ch s pH:
pH = -lg[H+] và pOH = -lg[OH-]
=> pKn = pH + pOH =14
2 Môi tr ng dung d ch:
- Môi tr ng trung tính:
[H+] = [OH-] = 10-7 => pH = -lg[H+] = 7
- Môi tr ng axit:
[H+] > [OH-] => pH < 7
- Môi tr ng baz:
[H+] < [OH-] => pH > 7
III LỦ thuy t axit, baz:
1 Thuy t h dung môi phân (Franklin):
Axit: là ch t có kh n ng đi n ly ra ion d ng gi ng ion d ng c a dung môi
đi n ly
Baz: là ch t có kh n ng đi n ly ra ion âm gi ng ion âm c a dung môi đi n
ly
=> Trong dung d ch n c: H2O + H2O H3O+ + OH
Trang 2-2
Axit là nh ng ch t đi n ly cho ion H+(H3O+): HCl, CH3COOH, HCN…
Baz là nh ng ch t đi n ly cho ion OH-: KOH, NH4OH…
2 Th uy t proton H + c a Bronsted - Lowry:
Axit là ch t có kh n ng cho proton H+: HA = H+ + A-
Baz là ch t có kh n ng nh n proton H+: B+ H+ = BH+
* HA/A- và B/BH+là các c p axit – baz liên h p (conjugate acid-base pairs)
CH3COOH(dd) + H2O( ) H3O+(dd) + CH3COO-(dd)
Axit1 Baz2 Axit2 Baz1
NH3(dd) + H2O( ) NH4+(dd) + OH-(dd)
Baz2 Axit1 Axit2 Baz1
* Nh v y các phân t ho c ion có th v a cho v a nh n proton H+tùy theo đi u ki n
ph n ng g i là ch t l ng tính (amphoteric) (H2O, HCO3-,
HCO3-(dd) + H2O( ) H3O+(dd) + CO32-(dd)
HCO3-(dd) + H2O( ) H2CO3(dd) + OH-(dd)
* Thuy t Bronsted không ch gi i h n trong dung dich n c mà còn áp d ng cho các dung d ch có dung môi khác Thí d trong dung môi ammoniac l ng:
HCl(trong NH3) + NH3( ) NH4+(trong NH3) + Cl-(trong NH3)
Axit1 Baz2 Axit2 Baz1
=> Nh n xét:
Axit Bronsted có th là: phân t trung hòa (H2O, HCl ), cation (H+, H3O+,
NH4+ ), anion (HCO3-, HS- )
Baz Bronsted có th là: phân t trung hòa (H2O, NH3 ), anion (OH-, Cl-,
CH3COO- )
S đi n ly c a axit và baz trong n c – H ng s đi n ly c a axit và baz:
Axit: HA + H2O A- + H3O+
HA
A O H
Ka
3 .
Kalà đ i l ng đ c tr ng cho đ m nh c a axit: Kacàng l n (pKa = -lgKa càng
nh ) thì axít càng m nh, và ng c l i
Baz: B + H2O BH+ + OH
B
OH BH
Kb
.
Kblà đ i l ng đ c tr ng cho đ m nh c a baz Kb càng l n (pKb = -lgKb càng
nh ) thì baz càng m nh, và ng c l i
ThuVienDeThi.com
Trang 3 i v i axit, baz y u đa b c: m i n c đi n ly có m t K, n c đi n ly càng v sau càng y u
H3PO4 H+ + H2PO4-
.3 2 44 7,1 10 3
1
PO H
PO H H
Ka
H2PO4- H+ + HPO42-
4 2
2
2
PO H
HPO H
Ka
HPO42- H+ + PO43-
2 4
3
3
HPO
PO H
i v i c p axit – baz liên h p:
+ HA + H2O A- + H3O+
] [
] ][
[ 3 ) (
HA
A O H
KaHA
+ A- + H2O = HA + OH
-] [
] ][
[ )
A
OH HA
Kb A
n A
b HA
A
OH HA HA
A O H K
] [
] ][
[ ] [
] ][
[
3 3
) ( ) (
i v i m i c p axit – baz liên h p, ta đ u có:
pK a + pK b = pK n = 14
3 Thuy t electron c a Lewis:
Axit là ch t có kh n ng nh n c p electron
Baz là ch t có kh n ng cho c p electron
Trang 44
-Nh n xét:
Axit Lewis: là nh ng ti u phân có d m t đ đi n tích d ng, trong phân t
ho c ion có các orbital tr ng (đ nh n electron) T t c các cation kim lo i đ u
là các axit Lewis
Baz Lewis th ng là các anion (Cl-, Br-, F-, OH-…), các phân t trung hòa ho c ion trong thành ph n có các nguyên t có các c p electron ch a liên k t nh O,
N, X
IV T ính pH c a các dung d ch
1 pH c a dung d ch axit m nh và baz m nh
Axit m nh: pHlgCH
OH C
pH 14 lg
2 pH c a dung d ch axit y u và baz y u
Axit y u: pH pKa lgCa
2
1
Baz y u: pH pKb lgCb
2
1
V Du ng d ch đ m (buffer solutions)
nh ngh a: Dung d ch đ m là dd có giá tr pH xác đ nh và h u nh không thay đ i
khi pha loãng ho c thêm vào m t l ng nh axit m nh hay baz m nh
Phân lo i dd đ m: tùy theo pH đ m ta có 3 lo i h đ m:
H đ m axit: pH đ m < 7, dung d ch g m m t axit y u và mu i c a nó.(TD:
CH3COOH và CH3COONa)
H đ m baz: pH đ m > 7, dung d ch g m m t baz y u và mu i c a nó (TD:
NH4OH và NH4Cl)
H đ m trung tính: pH đ m ≈ 7, dung d ch g m h n h p các mu i axit c a axit
y u đa b c (TD: NaH2PO4 và Na2HPO4)
C ch đ m:
↓ét h đ m axetat: trong dung d ch t n t i cân b ng sau:
ThuVienDeThi.com
Trang 5CH3COOH CH3COO- + H+ (1) Khi thêm mu i: CH3COONa = CH3COO- + Na+ làm t ng [CH3COO-], cân b ng d ch chuy n theo chi u ngh ch K t qu là trong dung d ch có 2 l ng d tr
l n c a CH3COOH và CH3COO-dùng đ làm cân b ng [H+]
Khi thêm vào dd m t ít axit m nh thì [H+] s k t h p v i ion CH3COO- có
s n trong dd đ t o thành axit CH3COOH, cân b ng (1) chuy n d ch theo chi u ngh ch làm [H+] => pH c a dd thay đ i không đáng k
Khi thêm vào dd m t ít baz m nh: ion OH- s k t h p v i ion H+ có trong
dd đ t o thành H2O [H+] làm cân b ng (1) d ch chuy n theo chi u thu n,
t o thêm ion H+ pH c a dd thay đ i không đáng k
Khi pha loãng dd, n ng đ t t c các ch t trong dd gi m, k c axit
CH3COOH, đ đi n ly pH dd h u nh không thay đ i
pH c a dung d ch đ m
m axit: CH3COOH CH3COO- + H+
] [
] ][
[ 3
3 )
( 3
COOH CH
COO CH H
KaCHCOOH
=>
m
a a a
C
C K COO
CH
COOH CH
K
] [
] [
] [
3
pH = -lg[H+] = -lg{
m
a a C
C
K }= -lgKa + lg
a
m C C
=>
a
m a
C
C pK
b
m b
C
C pK
