CÂN BẰNG ACID, BASE (hóa học)

HẰNG SỐ ĐIỆN LY CỦA CÁC BASE YẾU... HẰNG SỐ ĐIỆN LY CỦA CÁC ACID YẾU VÀ BASE LIÊN HỢPở 25 0 C... Thuyết electron của LewisAcid Lewis: là tiểu phân có dư mật độ điện tích dương và orbita

Khái niệm về acid, base

a Thuyết cổ điển của Arrhenius Thuyết cổ điển của Arrhenius

b Thuyết proton Bronsted

c Thuyết electron của Lewis

Thuyết cổ điển của Arrhenius

Acid Arrhenius: chất điện ly cho ion H3O+ trong nước

Base Arrhenius: chất điện ly cho ion OH- trong nước

HCl(aq) +H2O(l) H3O+(aq) + Cl-(aq) HNO3(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + NO3-(aq)

NH 3(aq) + H2O (l) NH4+(aq) + OH-(aq)

Thuyết proton Bronsted

- Base Bronsted : nhận proton H+ B + H+  BH+

 Các cặp acid–base liên hợp: HA HA /A / A- , BH+/ B

HA + B  A A- + BH+

Phản ứng giữa acid acid và base là pư trao đổi

proton(H+) giữa acid acid của 1cặp acid acid - base - base liên hợp này với 1 base của 1 cặp acid - base liên hợp khác.

Phản ứng giữa các cặp acid base liên hợp Phản ứng giữa các cặp acid base liên hợp

 Acid        +      Base      Base       +       Acid

C p liên h pặ ợ

C p liên h pặ ợReaction 1        HF         +    H 2 O        F–         +       H 3 O +

Reaction 2    HCOOH    +   CN –      HCOO–     +       HCN

Dự đoán acid, base Bronsted

Acid Bronsted – là chất phải chứa H+

Cation cấu hình khí trơ có q2/ r càng lớn  tính acid càng mạnh

Cation có điện tích và bán kính tương đương, cấu hình: 18e – (18e +2e) – (18e> >8e )  tính acid mạnh hơn cấu hình 8e

Al(H 2 3+ O) 6 Al(OH)(H 2+2 O) 5 + H+

Al(H 2 O) 3+ 6 +H2O (l) Al(OH)(H2 O) 2+ 5 + H3O+

Al 3+ (aq) bị thuỷ phân

Base Bronsted - chất có dư mật độ điện tích âm

21 , 7 )

PO H

Phân tử cộng hoá trị phân cực : NH3

Chất lưỡng tính- chất vừa có khả năng cho H+ vừa

có khả năng nhận H+.

Các hợp chất có chứa H thường là chất lưỡng tính

HCl + H H2PO4 -  Cl- + H3PO4

H2PO4 - + HCO3-  HPO42- + H2CO3

Sự điện ly của acid và base trong nước

 Acid : HA + H2O  A- + H3O+

 HA 

A O

Kb càng lớn thì tính base càng mạnh

Sự điện ly của acid và base là kết quả của pư trao đổi

proton giữa acid và base với dung môi.

NH3(aq) + H2O (l) NH4 +( aq) + OH-(aq)

acid

 Đối với cặp acid – base liên hợp:

HA + H2O  A- + H3O+ [ ]

] ][

[ 3

) (

HA

A O

] ][

b HA

A

OH HA

x HA

A O

H K

] ][

[ ]

[

] ][

[

3

3 )

( )

(

pKa + pKb = pKn = 14

Ka.Kb = Kd  pKa + pKb = pKd

Acid càng mạnh (Ka↑) thì base liên hợp là base yếu(Kb↓)

Acid càng yếu (Ka↓) thì base liên hợp là base mạnh (Kb↑)

Ka.Kb = Kn

HẰNG SỐ ĐIỆN LY CỦA CÁC BASE YẾU

HẰNG SỐ ĐIỆN LY CỦA CÁC ACID YẾU VÀ BASE LIÊN HỢP

ở 25 0 C

Thuyết electron của Lewis

Acid Lewis: là tiểu phân có dư mật độ điện tích dương và

orbital hoá trị trống để nhận cặp electron liên kết từ base

Dự đoán acid Lewis:

Hầu hết các cation kim loại (Ag + , Co 3+ , Cr 3+ , Mg 2+ )

Các halogenua của B, Al, Si, Sn

Các hydrua của B,Al

Các hợp chất có lk đôi trong những đk thích hợp cũng thể hiện tính axit

Thuyết Lewis dùng giải thích quá trình tạo phức và tính bền của phức

Base Lewis: chất cho cặp electron

Dự đoán base Lewis:

acid base

F B

FF

FF

N HH

H

Ag+ + 2NH3  [Ag(NH3)2]+



□

H+ H O H••

••

+ OH•••••• acid base

HH

+

base acid





HCl, acid mạnh HF, acid yếu

[H+] = [HCl] [H+] < [HF]

Sự ion hóa và tích số ion của nước Sự ion hóa và tích số ion của nước

Thang pH

pH của dd loãng acid và base mạnh

C pOH

pH

C C

pOH

lg 14

14

lg lg

Acid mạnh và base mạnh

HCl CH3CO2H

Thymol Blue chỉ thị

pH < 1.2 < pH < 2.8 < pH

pH của dd acid yếu và base yếu.

Acid yếu HA + H 2 O  H 3 O + + A

-Cân bằng Ca(1- ) Ca  Ca 

a a a

a a

a O

C

K C

lg K

lg 2

1 C

Hằng số điện ly của các acid và base yếu ở 250C

Đo pH của dd NH3

Các ph ng pháp đo pH cho các dd n c ươ ướ

(a) Gi y đo pH (đ nh tính)       (b) Máy đo pH(đ nh l ng)ấ ị ị ượ

a a

3

C

Clg

pKC

ClgK

lg]

OHlg[

3

3

3 a

C

CO

HCOOH

CH

COOCH

O

HK

C

C K ]

O H

C

C lg pK

14 pH

HA (dd) + MOH(dd)

Hthuỷ phân >0

Số phân tử muối hoà tan

số phân tử muối thuỷ phân

Phản ứng thủy phân là phản ứng là phản ứng nghịch của pư trung hoà

MA (dd) + H2O

Điều kiện của phản ứng thủy phân

Phản ứng thuỷ phân là pư trao đổi ion giữa muối và nước, có khả năng làm thay đổi pH môi trường

Muối nào sẽ bị thuỷ phân ?

Nếu cation của muối (M+) là acid mạnh hơn nước (MOH là base yếu), nó sẽ nhường H+ cho nước

 cation muối bị thuỷ phân làm cho pHmtr <7

Ag + nH 2 O + H 2 O  Ag(OH)(n-1)H 2 O + H 3 O +

NH4 + (aq) + H 2 O  NH 3 (aq) + H 3 O +

•Nếu anion của muối (A -) là base mạnh hơn nước

(HA là acid yếu), nó sẽ nhận H+ của nước làm tăng OH

- anion muối bị thuỷ phân làm cho pHmtr >7

CH 3 COO - + H2 O  CH 3 COOH + OH

-Tất cả các muối (MA) đều bị thuỷ phân trừ muối được

tạo thành từ acid mạnh (HA) và base mạnh (MOH)

CƯỜNG ĐỘ CỦA CẶP ACID BASE LIÊN HỢP

Các anion (A-) có tính base càng mạnh sẽ thuỷ phân càng mạnh trong nuớc

-pH của dung dịch muối

Muối tạo thành từ acid mạnh và base mạnh

MA không bị thuỷ phân  pH ≈7

Muối tạo thành từ acid yếu và base yếu ( M+ +A- + H2O  ) Muối tạo thành từ acid yếu và base mạnh (A - +H2O pH >7)

Muối không tp Cation tp

(Axit)

Anion tp (Base)

 Muối tạo thành từ acid yếu (Ka)và base mạnh PH >7

Sự điện ly: MA → M + (ax y ) + A - (base mạnh hơn H2O)

K

K OH

H A

H

HA A

OH HA

2 m m

2 m

h 1

h

C h

1 C

h

C A

OH HA

n m

t

CK

KC

a

n m

m

K

C

K C

K

K C

h C

a n n

C

K

K OH

lg 2

 Muối tạo thành từ Muối tạo thành từ acid mạnh và base yếu (Kb) pH<7

Sự điện ly: MA → M+ (acid mạnh hơn nước) + A-

K

K OH

H OH

M

MOH M

2 m m

2 m

h 1

h

C h

1 C

h

C M

n

m

t

CK

KC

b

n m

m

K

C

K C

K

K C

h C

lg 2

 Muối tạo thành từ acid yếu (Ka) và base yếu (Kb)

Sự điện ly: MA → M+(acid mạnh hơn nước) + A-(base

K K

K OH

H OH

M

MOH A

H

HA A

M

MOH HA

2 2

C

h C A

M

MOH HA

n t

K K

K K

h  

   

b

a n b

a

n a

a a

m

m a

a

K

K K K

K

K K

h

K h

h K

h C

h C K

A

HA K

1 (

2

17

pKpK

pK2

1

NHẬN XÉT

Hằng số thuỷ phân Kt phụ thuộc vào :

Bản chất của muối và nhiệt độ

Độ thuỷ phân h phụ thuộc vào:

 Ka và Kb của axit và baz liên hợp với các ion của

muối, được tạo thành trong qt thuỷ phân,chúng có giá trị càng nhỏ thì độ thuỷ phân càng tăng.

 Cm càng nhỏ thì độ thuỷ phân tăng (trừ muối tạo

thành từ axit yếu và baz yếu )

 Nhiệt độ tăng thì độ thuỷ phân tăng.

Cách tính pH của các dung dịch Cách tính pH của các dung dịch.

a pH của dd axit mạnh và base mạnh.

b pH của dd axit yếu và base yếu.

c pH của dung dịch đệm.

d pH của dung dịch muối

a

C lg

C

C lg pK

C

ClgpK

14pH

Dung dịch đệm

Dung dịch đệm là dung dịch có tác dụng giữ cho pH gần như không thay đổi khi có một tác động bên ngoài như khi thêm một lượng nhỏ acid, baz hay nước (pha loãng).

Định nghĩa:

Thành phần:

Phần lớn các dung dịch đệm gồm một acid yếu và baz liên hợp của nó.

Vd: CH3COOH + CH3COONa (đệm acetic), NH4Cl + NH3 (đệm amoni)

 pH dd có giảm nhưng giảm không đáng kể

Nếu thêm một ít OH - (hay do bản thân hệ tạo ra), xảy ra pư trung hòa:

HA + OH- A- + H2O

 pH dd có tăng nhưng tăng không đáng kể

Dung dịch đệm:

pH của dung dịch đệm:

Ka = [H3O

+][A-][HA]  [H3O+] = Ka [HA]

[A-]

pH = pKa + lg Cb

Ca

pKa của CH3COOH là 4,75

BT IV.18: Tính pH của dd gồm NH4Cl 0,2 M và NH3 0,1 M Cho pKa của

NH4+ là 9,2

BT IV.19: Tính sự thay đổi pH (pH) khi thêm 1 mL dd HCl 1 M vào 1 L dd ở

BT IV.17 So sánh với trường hợp thêm 1 mL dd HCl 1 M vào 1 L nước

Chuẩn độ acid baz Nguyên tắc

Dùng dd NaOH đã biết trước nồng độ Cb để xác định nồng độ Ca chưa biết của dd HCl bằng pư trung hòa acid baz:

NaOH + HCl  NaCl + H2OHay OH- + H+  H2O

Chất chỉ thị pH

Là những chất đổi màu trong một khoảng pH nhất định

Là những acid yếu khi cho vào nước có cân bằng

Hai dạng trên có màu khác nhau và chỉ thị ở dạng nào tùy thuộc vào [H3O +] của dd và Ka của chỉ thị.

Màu của dd tùy thuộc tỉ lệ giữa nồng độ dạng acid và nồng độ dạng baz: [HIn]

[In-] > 10 (pH < pKa -1) : mắt chỉ thấy màu dạng acid[HIn]

[In-] < 1/10 (pH > pKa + 1) : mắt chỉ thấy màu dạng baz[HIn]

[In-] < 10 (pKa -1 < pH < pKa +1) : mắt thấy màu trung

gian của hai dạng1/10 <

Dạng acid Dạng bazHIn + H2O KaH3O+ + In-

Chuẩn độ acid baz

Vài chất chỉ thị

Chuẩn độ acid baz

Chỉ thị Môi trường Màu Khoảng pH đổi màu

acid

Môi trường base

Da cam Đỏ

Vàng Vàng Không màu

Vàng Xanh tím Vàng

Vàng Đỏ Đỏ Hồng tím

1,2 – 2,8 3,0 – 4,6 3,1 – 4,1 4,2 – 6,3 4,8 – 6,4 7,2 – 8,8 8,3 – 10,0

Dùng phép chuẩn độ acid base để xác định nồng độ acid

Dùng phép chuẩn độ acid base để xác định nồng độ acid

VNaOH.CNaOH(N) = VHCl.CHCl(N)

0

Chuẩn độ dd HCl bằng dd NaOH

Nhỏ từ từ dd NaOH từ burét xuống bình tam giác và lắc

đều dd trong bình cho đến khi dung dịch trong bình bắt

đầu chuyển sang màu hồng nhạt (bền trong 30 giây)

đọc thể tích ddNaOH đã dùng trên buret V=24,6 ml 

tính nồng độ dd HCl theo đl đương lượng C HCl = 0,25N