-
Widzieliśmy już sporą liczbę
-
reakcji kwasów i zasad.
-
Dla przypomnienia napiszę teraz kilka z nich.
-
Przyjrzymy im się teraz bardziej ogólnie.
-
Część z tych reakcji nie będzie dla ciebie nowością.
-
Weźmy fluorowodór [przyp.tłum.: symbol fluoru to F]
-
w środowisku wodnym - jest to kwas fluorowodorowy.
-
Wiemy, że to jest słaby kwas, czyli
-
nie dysocjuje całkowicie.
-
Czyli jest to równowaga.
-
Jeden z rodzajów równowag.
-
Równowaga nie oznacza, że stężenia są takie same.
-
Kwas HF dysocjuje.
-
W rzeczywistości ten kation wodoru nie jest samodzielny,
-
ale łączy się z cząsteczką wody i występuje jako kation hydroniowy.
-
Wszystko dzieje się w środowisku wodnym,
-
wszystko jest tutaj w wodzie.
-
Obok kationu wodoru powstaje anion fluorkowy,
-
czyli jon ujemny.
-
On też jest w środowisku wodnym.
-
Zapiszę jeszcze inną reakcję,
-
żebyś zauważył ogólną zasadę.
-
Napiszę inną reakcję kwasową.
-
Jon amoniowy.
-
NH4+ to cząsteczka amoniaku z dodatkowym kationem wodoru.
-
Ten jon jest w środowisku wodnym.
-
W wodzie może zdysocjować - jeden z wodorów
-
odłączy się
-
i powstanie amoniak i kation wodorowy.
-
Wszystko w środowisku wodnym.
-
Obie te reakcje są reakcjami równowagowymi,
-
co sugeruje, że mamy do czynienia ze słabymi kwasami.
-
Bierzesz kwas, który powoduje wzrost stężenia
-
kationów wodoru w roztworze (przynajmniej w definicji Arrheniusa).
-
Jeśli spojrzysz na teorię Bronsteda-Lowryego -
-
kwasy są donorami protonów.
-
Kwasy produkują protony,
-
dodają je do wody.
-
W każdym razie - mamy tu do czynienia z kwasami.
-
Ponieważ są to słabe kwasy,
-
reakcje biegną w dwie strony.
-
Czyli możemy te reakcje zapisać odwrotnie -
-
jako reakcje zasad.
-
Czyli zamiast mówić, że mamy kwas HF,
-
możemy powiedzieć, że mamy jon fluorkowy,
-
anion fluorkowy,
-
który wkładam... Ups!
-
Popełniłem błąd! Symbol fluoru to F.
-
W symbolu fluoru nie ma litery L.
-
Myli mi się to z chlorem, który ma symbol Cl.
-
Poprawię to.
-
Fluorowodór to HF.
-
Samo F.
-
Sprawdzę to jeszcze w układzie okresowym.
-
Zawsze mam kłopot z fluorem i chlorem.
-
F to fluor.
-
Mam nadzieję, że ty to zapamiętasz...
-
OK.
-
Czyli mógłbym przepisać tę reakcję
-
jako reakcję równowagi dla zasady.
-
Albo mógłbym powiedzieć, że anion fluorkowy w środowisku wodnym
-
jest w równowadze z... W tym momencie
-
rozpatrujemy go jako zasadę, co oznacza, że powoduje
-
wzrost stężenia jonów OH-.
-
To, co może chcieć zrobić jon fluorkowy,
-
to zabrać od wody nieco protonów.
-
Wszystko dzieje się w środowisku wodnym.
-
Zabiera więc nieco kationów wodoru i tworzy cząsteczki HF,
-
czyli fluorowodór.
-
Zaznaczę to kolorem magenta.
-
Środowisko wodne.
-
Skąd wziął się ten wodór?
-
Pochodzi od jednej z wielu cząsteczek wody,
-
które otaczają jony fluorkowe w tym roztworze.
-
Ponieważ cząsteczka wody oddała kation wodoru,
-
został z niej jon OH-.
-
Teraz w otoczeniu HF przebywa jon OH-.
-
To wygląda nieco inaczej.
-
Ta cząsteczka daje kation wodorowy do otoczenia,
-
a sama staje się anionem fluorkowym.
-
Zasadniczo tutaj produkowane są jony OH-
-
i oddawane do otoczenia, więc to wygląda na zasadę.
-
Ale jeśli się zastanowisz, zauważysz, że te reakcje są takie same.
-
Chodzi mi o to, że ta reakcja mogłaby po prostu zachodzić w przeciwnym kierunku.
-
Mógłbyś powiedzieć, że jon fluorkowy
-
reaguje z jonem hydroniowym (lub wodorowym)
-
z otoczenia.
-
I wtedy powstaje fluorowodór.
-
Ale my wiemy, że jon hydroniowy nie siedzi i nie czeka,
-
aż go ktoś zaprosi do reakcji.
-
Ale jeśli ma zajść reakcja w przeciwną stronę, jon fluorkowy
-
nie musi szukać jonu H3O+.
-
Może sobie wziąć kation wodoru z cząsteczki wody.
-
I wtedy widać tę reakcję.
-
To są reakcje równoważne.
-
To samo w przypadku jonu amonowego i amoniaku.
-
Możemy zapisać amoniak jako zasadę.
-
NH3 jest słabą zasadą.
-
Może zabrać kation wodoru od otoczenia
-
i stać się jonem NH4+.
-
Prawdopodobnie zabrałby ten kation od cząsteczki wody,
-
ponieważ najbardziej prawdopodobne jest, że w jego otoczeniu znajduje się woda.
-
Z tej ograbionej cząsteczki wody pozostanie jon OH-.
-
Teraz już widać, że amoniak to słaba zasada.
-
Jon amonowy to słaby kwas.
-
Ale to są reakcje równoważne, znaczą to samo.
-
Teraz prawdopodobnie widzisz już tę zależność.
-
KAtion amonowy to słaby kwas.
-
Amoniak to słaba zasada.
-
Jaka jest między nimi różnica?
-
Tylko jeden kation wodoru.
-
Fluorowodór to słaby kwas, natomiast
-
anion fluorkowy to słaba zasada.
-
Jaka jest między nimi różnica?
-
Znowu kation wodoru!
-
Zapiszę to.
-
Słaby kwas.
-
I słaba zasada.
-
Słaba zasada... Zapiszę słaby kwas jako pierwszy.
-
Mamy kwas HF. A słaba sada jest wtedy,
-
kiedy po prostu opuścisz jeden wodór,
-
pominiesz jeden kation wodoru.
-
Odłączył się sam proton, dlatego mamy tu ładunek ujemny.
-
Odłączył się sam proton, dlatego mamy tu ładunek ujemny.
-
Wodór bez elektronu jest po prostu protonem,
-
ponieważ atom wodoru nie ma neutronów.
-
Kolejny przykład to był jon NH4+.
-
Wyrzucasz jeden kation wodoru i zostaje ci NH3.
-
Jaka jest różnica?
-
Wszystkie zasady to kwasy pomniejszone o proton.
-
A jeśli patrzysz w tę stronę, to kwasy są zasadami z dodatkowym protonem.
-
Mamy tutaj pewną zależność, sprzężenie.
-
Ten kawałek filmu to było takie rozwlekłe wprowadzenie
-
do teorii sprzężonych kwasów i zasad.
-
Takich jak cząsteczka HF
-
i anion F-.
-
To są pary sprzężone.
-
W takiej sprzężonej parze są dwie cząstki,
-
które różnią się między sobą tylko jednym kationem wodoru.
-
Niczym więcej.
-
Może się kiedyś zdarzyć, że ktoś ci pokaże
-
dwie cząstki różniące się dwoma wodorami -
-
takie cząstki to nie będzie para sprzężona.
-
Np. jeśli pokażę ci H2O i OH-,
-
to jest para sprzężona.
-
Ponieważ OH- to jest H2O pomniejszone o kation wodoru.
-
Ważne, żebyś pamiętał, że te cząstki różnią się KATIONEM WODORU,
-
a nie atomem wodoru.
-
Jedna z cząstek zatrzymuje elektron.
-
To jest po odjęciu protonu,
-
a to - po dodaniu protonu.
-
Czyli różnica między tymi dwoma
-
to tylko kation wodoru (czyli proton).
-
To sa pary sprzężonych kwasów i zasad.
-
Weźmy np. H3O+ i OH-.
-
Może cię kusić, żeby powiedzieć, że przecież to jest kwaowe, z to - zasadowe,
-
więc mogłaby to być para sprzężona.
-
Ale NIE jest! Są dwa kationy wodoru różnicy.
-
To jest H3O+.
-
Jeśli odejmiemy od niego dwa protony,
-
zostanie OH-. Czyli to nie jest para sprzężona.
-
Przekreślę to.
-
To są pary sprzężone.
-
Ale skoro jesteśmy już przy H3O+...
-
Jaka jest sprzężona z nim zasada? To nowy zwrot:
-
jaka jest zasada sprzężona z H3O+.
-
H3O+ jest kwasem.
-
Zabierasz jeden proton od kwasu i dostajesz H2O.
-
I to jest para sprzężona.
-
Używam teraz zwrotów, których nie wytłumaczyłem.
-
Wyjaśnię je teraz.
-
W każdej parze sprzężonej jest kwas i zasada.
-
Jeśli szukasz zasady sprzężonej z HF,
-
to po prostu usuwasz jeden proton
-
i już wiesz, że tą zasadą jest F-.
-
Jeśli masz zasadę: NH3,
-
to co będzie sprzężonym z nią kwasem?
-
Jeśli szukasz sprzężonego kwasu,
-
dodajesz proton do zasady - i wychodzi w tym przypadku jon NH4+.
-
Czyli to jest sprzężony kwas.
-
Zmienię tutaj nazewnictwo - sprzężony.
-
I teraz już widać, że nie musisz dodawać
-
w tym przypadku przymiotnika "słaby".
-
Sprzężony kwas i sprzężona zasada.
-
Jeśli coś jest sprzężonym kwasem lub sprzężoną zasadą,
-
to wcale niekoniecznie oznacza,
-
że musi być bardzo zasadowy czy bardzo kwasowy.
-
Przyjrzyjmy się chlorowodorowi, który w wodzie jest mocnym kwasem.
-
Chlorowodór.
-
Poszukajmy sprzężonej z nim zasady -
-
usuwamy kation wodoru,
-
czyli atom wodoru bez elektronu.
-
Wychodzi z tego jon chlorkowy.
-
Czyli to jest sprzężona zasada.
-
A gdybym dał ci anion chlorkowy i zapytał,
-
jaki jest sprzężony z nim kwas?
-
Powiedziałbyś, że to chlorowodór.
-
A jeśli dam ci chlorowodór
-
i zapytam o sprzężoną z nim zasadę,
-
to wystarczy, że odejmiesz od niego proton i zostaniesz z anionem chlorkowym.
-
I to będzie sprzężona zasada.
-
Skoro to już wiemy, przyjrzymy się tej reakcji.
-
Kiedy masz chlorowodór w wodzie... Znasz już tę reakcję.
-
To była chyba peirwsza reakcja,
-
którą analizowaliśmy.
-
HCl całkowicie dysocjuje w wodzie na kation wodoru
-
i anion chlorkowy.
-
Wszystko oczywiście w środowisku wodnym.
-
To, że zachodzi tu całkowita dysocjacja,
-
oznacza, że nie ma stanu równowagi.
-
To sugeruje, że Cl-
-
będzie mniej zasadowy niż woda.
-
będzie mniej zasadowy niż woda.
-
Nie ma w ogóle chęci, żeby brać protony
-
od otaczających go cząstek i tworzyć kwas HCl.
-
Ta reakcja nie biegnie w lewo.
-
Dlatego pomimo że anion chlorkowy
-
jest zasadą sprzężoną z HCl,
-
to nie oznacza, że jest taką mocną zasadą.
-
Wręcz przeciwnie - jest mniej zasadowy niż woda.
-
Mniej poszukuje protonu
-
niż woda.
-
Jeśli umieścisz obok siebie jony chlorkowe i hydroniowe
-
(w uproszczeniu kationy wodoru) ,
-
to nie otrzymasz kwasu chlorowodorowego.
-
Czyli to nie jest zasadowe,
-
mimo że rozpatrujemy to jako sprzężoną zasadę.
-
I to jest taka ogólna zasada - za każdym razem,
-
gdy masz do czynienia z mocnym kwasem, takim jak HCl.
-
Gdybym miał roztwór dużej liczby jonów chlorkowych w wodzie,
-
byłyby ich miliony albo jeszcze więcej, czyli ogromne stężenie Cl-
-
w wodzie, i tak nic się w tym roztworze nie wydarzy.
-
Nic się nie zmieni - ani stężenie H+, ani OH-.
-
A to dlatego, że aniony chlorkowe są mniej zasadowe od wody.
-
Nic nie dadzą i nic nie zabiorą cząsteczkom wody.
-
Dlatego pH tej "zupy" będzie równe 7.
-
Czyli jeśli masz jony chlorkowe w wodzie,
-
nieważne jak dużo ich tam jest,
-
może być stężeniem 10 mol/dm3, pH i tak wynosi 7.
-
może być stężeniem 10 mol/dm3, pH i tak wynosi 7.
-
Jony chlorkowe nie zmienią pH wody same z siebie.
-
Oczywiście jeśli włożysz chlorowodór
-
do roztworu wodnego, wtedy pH się zmieni,
-
ponieważ zwiększy się
-
liczba protonów w roztworze.
-
Czyli tak ogólnie - możesz to zapamiętać,
-
ale to raczej taki wniosek na wyczucie -
-
zasady sprzężone z mocnymi kwasami są w wodzie obojętne.
-
Obojętne.
-
Czyli nie mają wpływu na pH.
-
Jeśli mieszasz jony chlorkowe z wodą,
-
będziesz miał mieszankę jonów chlorkowych z wodą.
-
Nic się więcej nie wydarzy.
-
Z drugiej strony jeśli masz do czynienia ze słabymi kwasami,
-
reakcja dysocjacji jest równowagowa.
-
Jeśli wprowadzisz jony fluorkowe do wody,
-
zabiorą one wodzie nieco protonów.
-
Nie zabiorą dużo, ale coś zabiorą.
-
Wtedy wzrośnie stężenie jonów OH-.
-
Czyli wzrośnie stężenie
-
tych jonów.
-
Czyli w tym przypadku
-
roztwór robi się bardziej zasadowy.
-
Wzrasta pH tego roztworu.
-
Czyli jeśli masz zasadę sprzężoną ze słabym kwasem,
-
to ta zasada będzie słabą zasadą.
-
Możesz to stwierdzenie
-
powiedzieć inaczej.
-
Zmienię tylko kolor, ten już mnie drażni.
-
Jeśli masz słabą zasadę,
-
to kwas z nią sprzężony jest słabym kwasem.
-
Mam nadzieję, że zrozumiałeś tę ideę.
-
Właściwie to nie jest taka zmyślona idea.
-
To jest po prostu tak, że jeśli masz kwas,
-
to zasada z nim sprzężona to jest ten kwas pomniejszony o jeden proton.
-
A jeśli masz zasadę, to sprzężony kwas
-
to jest ta zasada powiększona o jeden proton.
-
Właściwie może zrobię kilka przykładów,
-
żeby ta sprawa stała się dla ciebie jasna.
-
Kilka przykładów...
-
To jest kwas, a to jest sprzężona z nim zasada.
-
Nie musisz tak naprawdę nawet znać nazw.
-
Jeśli mam kwas, to sprzężoną zasadę otrzymam
-
kiedy odejmę od niego kation wodoru.
-
Czyli powstaje NO3-.
-
Nie usuwamy całego atomu wodoru, tylko kation wodoru.
-
Pamiętaj, ponieważ zabrałem stąd proton,
-
a elektrony zostały te same, to mam ładunek ujemny.
-
Powiedzmy, że mamy H2SO4.
-
Jaka jest sprzężona zasada?
-
Usuwam proton i jest HSO4-.
-
Jesli mamy HBr...
-
Sprzężona zasada to Br-.
-
A to jest mocny kwas.
-
Dlatego jeśli włożysz tę sprzężoną zasadę do wody,
-
nic się nie wydarzy.
-
Mimo że nazywasz tę cząstkę zasadą sprzężoną.
-
Teraz co innego.
-
Bierzemy zasady. Jeśli dam ci OH-, jaki będzie
-
sprzężony kwas?
-
Dodajesz proton i wychodzi ci H2O.
-
Jeśli masz H2O i dodasz proton,
-
to dostajesz H3O+.
-
Moglibyśmy tak mnożyć przykłady...
-
A jeśli mamy to.
-
Kiedy dodamy jeden kation wodoru, dostaniemy H2.
-
Proszę bardzo!
-
Teraz jest to cząstka obojętna, bo do ujemnej dodałem proton.
-
Mam nadzieję, że cię tym nie zamęczyłem,
-
i że już rozumiesz, czym są sprzężone kwasy i zasady.