Најважније из лекције
Киселине и базе: Јачина се квантификује преко \(K_a\) и \(K_b\) (\(K_a \cdot K_b = 10^{-14}\)). Јача киселина има слабију конјуговану базу. Код оксокиселина истог елемента јачина расте са бројем кисеоника (\(\text{HClO}_4 > \text{HClO}\)), а код бинарних киселина у групи расте са полупречником неметала (\(\text{HI} > \text{HF}\)).
Амфотерност: Једињења метала попут \(\text{Zn}\), \(\text{Al}\), \(\text{Be}\), \(\text{Pb}\), \(\text{Sn}\), \(\text{Cr}\) реагују и са киселинама (градећи карактеристичне соли метала) и са базама (градећи цинкате, алуминате итд.).
Соли и хидролиза: Соли настају неутрализацијом. Соли слабих киселина хидролизују дајући базну средину (\(\text{pH} > 7\)), соли слабих база киселу (\(\text{pH} < 7\)), док соли јаких киселина и база не хидролизују (\(\text{pH} = 7\)).
Пуфери: Смеше слабог протолита и његове конјуговане соли (\(\text{HA}/\text{A}^-\) или \(\text{B}/\text{BH}^+\)) које одржавају сталан \(\text{pH}\) према релацији \([\text{H}_3\text{O}^+] = K_a \cdot (c_{\text{кис}} / c_{\text{соли}})\). Кључни системи: бикарбонатни, фосфатни, амонијачни.
Редокс трендови и напонски низ: Максималан оксидациони број одређује искључиво оксидансе, минималан искључиво редуктансе. У напонском низу метали негативног потенцијала истискују водоник из киселина и истискују метале позитивнијег потенцијала из раствора њихових соли.
Амфотерност: Једињења метала попут \(\text{Zn}\), \(\text{Al}\), \(\text{Be}\), \(\text{Pb}\), \(\text{Sn}\), \(\text{Cr}\) реагују и са киселинама (градећи карактеристичне соли метала) и са базама (градећи цинкате, алуминате итд.).
Соли и хидролиза: Соли настају неутрализацијом. Соли слабих киселина хидролизују дајући базну средину (\(\text{pH} > 7\)), соли слабих база киселу (\(\text{pH} < 7\)), док соли јаких киселина и база не хидролизују (\(\text{pH} = 7\)).
Пуфери: Смеше слабог протолита и његове конјуговане соли (\(\text{HA}/\text{A}^-\) или \(\text{B}/\text{BH}^+\)) које одржавају сталан \(\text{pH}\) према релацији \([\text{H}_3\text{O}^+] = K_a \cdot (c_{\text{кис}} / c_{\text{соли}})\). Кључни системи: бикарбонатни, фосфатни, амонијачни.
Редокс трендови и напонски низ: Максималан оксидациони број одређује искључиво оксидансе, минималан искључиво редуктансе. У напонском низу метали негативног потенцијала истискују водоник из киселина и истискују метале позитивнијег потенцијала из раствора њихових соли.
Киселине и базе се класификују према саставу, броју јонизујућих водоникових/хидроксидних јона и јачини.
| Критеријум | Тип | Примери |
|---|---|---|
| Садржај кисеоника | Бескисеоничне киселине | \(\text{HCl}\), \(\text{HBr}\), \(\text{HI}\), \(\text{HCN}\), \(\text{H}_2\text{S}\) |
| Кисеоничне (оксо) киселине | \(\text{HNO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_4\), \(\text{H}_3\text{PO}_4\), \(\text{HClO}_4\) | |
| Број протона / Базност киселине | Монопротичне (монобазне) | \(\text{HCl}\), \(\text{HNO}_3\), \(\text{HCN}\) |
| Полипротичне (полибазне) | \(\text{H}_2\text{SO}_4\), \(\text{H}_2\text{CO}_3\), \(\text{H}_3\text{PO}_4\) | |
| Киселост базе | Монокиселе базе | \(\text{NaOH}\), \(\text{KOH}\), \(\text{NH}_4\text{OH}\) |
| Поликиселе базе | \(\text{Ca(OH)}_2\), \(\text{Mg(OH)}_2\), \(\text{Fe(OH)}_3\), \(\text{Al(OH)}_3\) |
\[ K_a = \frac{[\text{H}_3\text{O}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]} \qquad K_b = \frac{[\text{HA}][\text{OH}^-]}{[\text{A}^-]} \]
\[ K_a \cdot K_b = K_w = 10^{-14} \text{ mol}^2\text{dm}^{-6} \quad (25\ ^\circ\text{C}) \qquad \text{p}K_a + \text{p}K_b = 14 \]
Што је већа вредност \(K_a\) (мања вредност \(\text{p}K_a\)), киселина је јача. Што је киселина јача, њена конјугована база је слабија.
Трендови јачине киселина:
- Бинарне киселине исте групе: Јачина расте са порастом атомског полупречника неметала: \(\text{HF} < \text{HCl} < \text{HBr} < \text{HI}\).
- Кисеоничне киселине истог елемента: Јачина расте са порастом броја атома кисеоника (виши оксидациони број): \(\text{HClO} < \text{HClO}_2 < \text{HClO}_3 < \text{HClO}_4\).
- Кисеоничне киселине различитих елемената са истим бројем О атома: Јачина расте са порастом електронегативности централног атома: \(\text{HIO} < \text{HBrO} < \text{HClO}\).
- Полипротичне киселине: Сваким наредним ступњем дисоцијације јачина киселине значајно опада: \(\text{H}_3\text{PO}_4 > \text{H}_2\text{PO}_4^- > \text{HPO}_4^{2-}\).
Поређајте по јачини следеће киселине: \(\text{H}_2\text{SO}_4\), \(\text{H}_2\text{SO}_3\), \(\text{HClO}_4\), \(\text{HClO}\).
\(\text{HClO} < \text{H}_2\text{SO}_3 < \text{H}_2\text{SO}_4 < \text{HClO}_4\). Перхлорна киселина је најјача међу наведеним киселинама јер има највећи број атома кисеоника везаних за централни атом високе електронегативности.
Амфотерна једињења су супстанце које могу реаговати и са киселинама и са јаким базама, при чему граде соли и воду.
Амфотерна својства испољавају метали: \(\text{Be}\), \(\text{Zn}\), \(\text{Al}\), \(\text{Sn}\), \(\text{Pb}\), \(\text{Cr}\), као и њихови оксиди и хидроксиди. Већина ових хидроксида је практично нерастворна у води.
| Амфотерни хидроксид | Основни облик | Киселински облик | Назив соли киселинског облика |
|---|---|---|---|
| Цинк-хидроксид | \(\text{Zn(OH)}_2\) | \(\text{H}_2\text{ZnO}_2\) | Цинкати (\(\text{ZnO}_2^{2-}\)) |
| Алуминијум-хидроксид | \(\text{Al(OH)}_3\) | \(\text{HAlO}_2\) (мета) / \(\text{H}_3\text{AlO}_3\) (орто) | Алуминати (\(\text{AlO}_2^-\)) |
| Берилијум-хидроксид | \(\text{Be(OH)}_2\) | \(\text{H}_2\text{BeO}_2\) | Берилати (\(\text{BeO}_2^{2-}\)) |
| Олово(II)-хидроксид | \(\text{Pb(OH)}_2\) | \(\text{H}_2\text{PbO}_2\) | Плумбити (\(\text{PbO}_2^{2-}\)) |
Реакције \(\text{Zn(OH)}_2\) са киселином и базом:
1. Као база (раскида се \(\text{Zn}-\text{O}\) веза): \[ \text{Zn(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{ZnSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \] 2. Као киселина (раскида се \(\text{O}-\text{H}\) веза): \[ \text{H}_2\text{ZnO}_2 + 2\text{NaOH} \xrightarrow{\Delta} \text{Na}_2\text{ZnO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \quad (\text{натријум-цинкат}) \]
1. Као база (раскида се \(\text{Zn}-\text{O}\) веза): \[ \text{Zn(OH)}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \longrightarrow \text{ZnSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \] 2. Као киселина (раскида се \(\text{O}-\text{H}\) веза): \[ \text{H}_2\text{ZnO}_2 + 2\text{NaOH} \xrightarrow{\Delta} \text{Na}_2\text{ZnO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \quad (\text{натријум-цинкат}) \]
Напишите једначину реакције алуминијум-хидроксида са натријум-хидроксидом при жарењу (суви поступак).
Алуминијум-хидроксид у киселинском облику записујемо као \(\text{HAlO}_2\):
\[ \text{HAlO}_2 + \text{NaOH} \longrightarrow \text{NaAlO}_2 + \text{H}_2\text{O} \quad (\text{натријум-алуминат}) \]
Соли су јонска једињења изграђена од катјона метала (или \(\text{NH}_4^+\)) и анјона киселинског остатка.
- Нормалне (неутралне) соли: Производ потпуне неутрализације; не садрже преостале \(\text{H}^+\) ни \(\text{OH}^-\) јоне (нпр. \(\text{BaSO}_4\), \(\text{NaCl}\), \(\text{Ba}_3(\text{PO}_4)_2\)).
- Киселе соли: Производ непотпуне неутрализације полипротичних киселина; садрже јонизујући водоник (нпр. \(\text{Ba(HSO}_4)_2\), \(\text{NaHCO}_3\), \(\text{NaH}_2\text{PO}_4\)).
- Базне соли: Производ непотпуне неутрализације поликиселих база; садрже хидроксидне групе (нпр. \((\text{BaOH})_2\text{SO}_4\), \(\text{Bi(OH)}_2\text{NO}_3\)).
- Двогубе (двоструке) соли: Садрже два различита катјона (нпр. \(\text{MgNH}_4\text{PO}_4\), \(\text{KAl(SO}_4)_2 \cdot 12\text{H}_2\text{O}\)).
- Кристалохидрати: Соли које у својој кристалној решетки садрже везане молекуле воде (нпр. \(\text{CuSO}_4 \cdot 5\text{H}_2\text{O}\), \(\text{CaSO}_4 \cdot 2\text{H}_2\text{O}\)).
Ступњевита неутрализација \(\text{Ba(OH)}_2\) и \(\text{H}_3\text{PO}_4\):
1. Потпуна неутрализација (нормална со): \[ 3\text{Ba(OH)}_2 + 2\text{H}_3\text{PO}_4 \longrightarrow \text{Ba}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{H}_2\text{O} \] 2. Непотпуна неутрализација (кисела со): \[ \text{Ba(OH)}_2 + 2\text{H}_3\text{PO}_4 \longrightarrow \text{Ba(H}_2\text{PO}_4)_2 + 2\text{H}_2\text{O} \] 3. Непотпуна неутрализација (базна со): \[ 3\text{Ba(OH)}_2 + \text{H}_3\text{PO}_4 \longrightarrow (\text{BaOH})_3\text{PO}_4 + 3\text{H}_2\text{O} \]
1. Потпуна неутрализација (нормална со): \[ 3\text{Ba(OH)}_2 + 2\text{H}_3\text{PO}_4 \longrightarrow \text{Ba}_3(\text{PO}_4)_2 + 6\text{H}_2\text{O} \] 2. Непотпуна неутрализација (кисела со): \[ \text{Ba(OH)}_2 + 2\text{H}_3\text{PO}_4 \longrightarrow \text{Ba(H}_2\text{PO}_4)_2 + 2\text{H}_2\text{O} \] 3. Непотпуна неутрализација (базна со): \[ 3\text{Ba(OH)}_2 + \text{H}_3\text{PO}_4 \longrightarrow (\text{BaOH})_3\text{PO}_4 + 3\text{H}_2\text{O} \]
Именујте следеће соли: \(\text{KHSO}_4\), \(\text{Al(OH)}_2\text{Cl}\), \(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}\).
- \(\text{KHSO}_4\) – калијум-хидрогенсулфат (кисела со)
- \(\text{Al(OH)}_2\text{Cl}\) – алуминијум-дихидроксид-хлорид (базна со)
- \(\text{FeSO}_4 \cdot 7\text{H}_2\text{O}\) – гвожђе(II)-сулфат хептахидрат (кристалохидрат)
Хидролиза соли је хемијска реакција између јона растворене соли (катјона слабе базе и/или анјона слабе киселине) и молекула воде.
Кисело-базна својства водених раствора соли:
- Со јаке базе и јаке киселине (нпр. \(\text{NaCl}\), \(\text{Na}_2\text{SO}_4\)): Не подлеже хидролизи. Раствор је неутралан (\(\text{pH} = 7\)).
- Со јаке базе и слабе киселине (нпр. \(\text{NaCN}\), \(\text{CH}_3\text{COONa}\), \(\text{NaHCO}_3\)): Анјон хидролизује везујући \(\text{H}^+\), стварајући вишак \(\text{OH}^-\) јона. Раствор је базан (\(\text{pH} > 7\)). \[ \text{CN}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCN} + \text{OH}^- \]
- Со слабе базе и јаке киселине (нпр. \(\text{NH}_4\text{Cl}\)): Катјон хидролизује отпуштајући \(\text{H}^+\), стварајући вишак \(\text{H}_3\text{O}^+\) јона. Раствор је кисео (\(\text{pH} < 7\)). \[ \text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+ \]
- Со слабе базе и слабе киселине (нпр. \(\text{NH}_4\text{CN}\)): Хидролизују и катјон и анјон:
- Ако је \(K_a > K_b\) \(\rightarrow\) раствор је кисео
- Ако је \(K_b > K_a\) \(\rightarrow\) раствор је базан (нпр. за \(\text{NH}_4\text{CN}\), \(K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8 \cdot 10^{-5} > K_a(\text{HCN}) = 6{,}2 \cdot 10^{-10}\))
- Ако је \(K_a \approx K_b\) \(\rightarrow\) раствор је неутралан (нпр. \(\text{CH}_3\text{COONH}_4\))
Иако су и \(\text{NaHSO}_4\) и \(\text{NaHCO}_3\) киселе соли:
• Водени раствор \(\text{NaHSO}_4\) је кисео услед потпуне дисоцијације \(\text{HSO}_4^- \longrightarrow \text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}\).
• Водени раствор \(\text{NaHCO}_3\) је базан јер доминира хидролиза \(\text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^-\).
• Водени раствор \(\text{NaHSO}_4\) је кисео услед потпуне дисоцијације \(\text{HSO}_4^- \longrightarrow \text{H}^+ + \text{SO}_4^{2-}\).
• Водени раствор \(\text{NaHCO}_3\) је базан јер доминира хидролиза \(\text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^-\).
Одредите какав је водени раствор соли \(\text{K}_2\text{CO}_3\) и напишите одговарајућу јонску једначину.
\(\text{K}_2\text{CO}_3\) је со јаке базе (\(\text{KOH}\)) и слабе киселине (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)). Карбонатни јон хидролизује:
\[ \text{CO}_3^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{OH}^- \]
Услед ослобађања \(\text{OH}^-\) јона, раствор реагује базно (\(\text{pH} > 7\)).
Пуфери су смеше које се одупиру значајној промени \(\text{pH}\) вредности при додатку мањих количина јаких киселина или база, као и при разблажењу.
Састав: Састоје се из конјугованог киселинско-базног пара – слабе киселине и њене конјуговане базе (њене соли) или слабе базе и њене конјуговане киселине (њене соли).
| Тип пуфера | Слаба компонента | Конјуговани пар (со) | Пример |
|---|---|---|---|
| Бикарбонатни | \(\text{H}_2\text{CO}_3\) (\(\text{CO}_2(\text{aq})\)) | \(\text{HCO}_3^-\) (\(\text{NaHCO}_3\)) | Крв и телесне течности |
| Фосфатни | \(\text{H}_2\text{PO}_4^-\) (\(\text{KH}_2\text{PO}_4\)) | \(\text{HPO}_4^{2-}\) (\(\text{K}_2\text{HPO}_4\)) | Интрацелуларна течност |
| Ацетатни | \(\text{CH}_3\text{COOH}\) | \(\text{CH}_3\text{COO}^-\) (\(\text{CH}_3\text{COONa}\)) | Хемијске лабораторије |
| Амонијачни | \(\text{NH}_3\) (\(\text{NH}_4\text{OH}\)) | \(\text{NH}_4^+\) (\(\text{NH}_4\text{Cl}\)) | Базни пуферски системи |
- Додатак јаке киселине (\(\text{H}_3\text{O}^+\)): Реакцијом са базном компонентом неутралише се додата киселина: \[ \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+ \rightleftharpoons \text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \]
- Додатак јаке базе (\(\text{OH}^-\)): Реакцијом са киселом компонентом неутралише се додата база: \[ \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \]
\[ [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{K_a \cdot c_{\text{киселине}}}{c_{\text{соли}}} \qquad [\text{OH}^-] = \frac{K_b \cdot c_{\text{базе}}}{c_{\text{соли}}} \]
Капацитет пуфера представља количину јаке киселине или базе која се може додати у одређену запремину пуфера пре него што дође до значајне промене \(\text{pH}\) вредности.
Израчунајте концентрацију \([\text{H}_3\text{O}^+]\) у пуферу који садржи \(0{,}2\text{ mol/dm}^3\) сирћетне киселине и \(0{,}1\text{ mol/dm}^3\) натријум-ацетата, ако је \(K_a(\text{CH}_3\text{COOH}) = 1{,}8 \cdot 10^{-5}\text{ mol/dm}^3\).
\[ [\text{H}_3\text{O}^+] = \frac{K_a \cdot c_{\text{киселине}}}{c_{\text{соли}}} = \frac{1{,}8 \cdot 10^{-5} \cdot 0{,}2}{0{,}1} = 3{,}6 \cdot 10^{-5} \text{ mol/dm}^3 \]
Оксидационо средство прима електроне (редукује се), а редукционо средство отпушта електроне (оксидује се).
Зависност од оксидационог броја:
- Елемент у максималном оксидационом броју може искључиво да прима електроне \(\rightarrow\) искључиво оксидационо средство (нпр. \(\text{N}^{+5}\) у \(\text{HNO}_3\), \(\text{S}^{+6}\) у \(\text{H}_2\text{SO}_4\), \(\text{Mn}^{+7}\) у \(\text{KMnO}_4\)).
- Елемент у минималном оксидационом броју може искључиво да отпушта електроне \(\rightarrow\) искључиво редукционо средство (нпр. \(\text{N}^{-3}\) у \(\text{NH}_3\), \(\text{S}^{-2}\) у \(\text{H}_2\text{S}\), \(\text{I}^-\) у \(\text{KI}\)).
- Елемент у међу-оксидационом броју може и да отпушта и да прима електроне (нпр. \(\text{N}^{+3}\) у \(\text{HNO}_2\), \(\text{S}^{+4}\) у \(\text{SO}_2\)).
Стандардни електродни (редокс) потенцијал (\(E^\ominus\)): Мерило оксидационе/редукционе моћи. Што је \(E^\ominus\) већи (позитивнији), честица је јаче оксидационо средство; што је \(E^\ominus\) мањи (негативнији), редуковани облик је јаче редукционо средство.
Реакције истискивања халогена (оксидациона моћ: \(\text{F}_2 > \text{Cl}_2 > \text{Br}_2 > \text{I}_2\)):
\[ \text{Cl}_2 + 2\text{NaBr} \longrightarrow 2\text{NaCl} + \text{Br}_2 \quad (\text{хлор оксидује бромид}) \]
\[ \text{Br}_2 + 2\text{NaI} \longrightarrow 2\text{NaBr} + \text{I}_2 \quad (\text{бром оксидује јодид}) \]
\[ \text{I}_2 + 2\text{NaBr} \longrightarrow \text{нема реакције} \]
Да ли сумпор у молекулу \(\text{SO}_2\) може да делује и као оксидационо и као редукционо средство? Обраложите.
Да. Оксидациони број сумпора у \(\text{SO}_2\) је \(+4\). Пошто су гранична оксидациона стања сумпора \(-2\) (минимум) и \(+6\) (максимум), сумпор из стања \(+4\) може и да отпусти електроне прелазећи у \(+6\) (делује као редукционо средство) и да прими електроне прелазећи у нижа стања попут \(0\) или \(-2\) (делује као оксидационо средство).
Напонски низ метала представља поредак метала према растућој вредности њиховог стандардног електродног потенцијала \(E^\ominus\).
| Расте редукциона моћ метала (←) | Расте оксидациона моћ катјона (→) | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| \(\text{K}\) | \(\text{Ca}\) | \(\text{Na}\) | \(\text{Mg}\) | \(\text{Al}\) | \(\text{Zn}\) | \(\text{Fe}\) | \(\text{Sn}\) | \(\text{Pb}\) | \(\text{H}_2\) | \(\text{Cu}\) | \(\text{Ag}\) | \(\text{Au}\) |
| \(-2{,}93\) | \(-2{,}87\) | \(-2{,}71\) | \(-2{,}36\) | \(-1{,}66\) | \(-0{,}76\) | \(-0{,}44\) | \(-0{,}14\) | \(-0{,}13\) | \(0{,}00\) | \(+0{,}34\) | \(+0{,}80\) | \(+1{,}69\) |
| \(\text{K}^+\) | \(\text{Ca}^{2+}\) | \(\text{Na}^+\) | \(\text{Mg}^{2+}\) | \(\text{Al}^{3+}\) | \(\text{Zn}^{2+}\) | \(\text{Fe}^{2+}\) | \(\text{Sn}^{2+}\) | \(\text{Pb}^{2+}\) | \(2\text{H}^+\) | \(\text{Cu}^{2+}\) | \(\text{Ag}^+\) | \(\text{Au}^+\) |
Законитости у напонском низу:
- Истискивање других метала из соли: Метал са негативнијим потенцијалом (лево у низу) може да истисне метал са позитивнијим потенцијалом (десно у низу) из воденог раствора његове соли. \[ \text{Zn(s)} + \text{CuSO}_4\text{(aq)} \longrightarrow \text{ZnSO}_4\text{(aq)} + \text{Cu(s)} \] \[ \text{Cu(s)} + 2\text{AgNO}_3\text{(aq)} \longrightarrow \text{Cu(NO}_3)_2\text{(aq)} + 2\text{Ag(s)} \]
- Реакција са киселинама: Метали испред водоника (\(E^\ominus < 0\text{ V}\)) истискују водоник из разблажених неоксидујућих киселина (\(\text{HCl}\), разб. \(\text{H}_2\text{SO}_4\)): \[ \text{Fe(s)} + 2\text{HCl(aq)} \longrightarrow \text{FeCl}_2\text{(aq)} + \text{H}_2\text{(g)} \] Метали иза водоника (\(\text{Cu, Ag, Au}\)) не истискују водоник из киселина.
- Реакција са водом: Алкални и земноалкални метали (од \(\text{K}\) до \(\text{Na}\), осим \(\text{Be}\) и \(\text{Mg}\)) спонтано реагују са хладном водом градећи хидроксид и ослобађајући гасовити водоник: \[ 2\text{Na(s)} + 2\text{H}_2\text{O(l)} \longrightarrow 2\text{NaOH(aq)} + \text{H}_2\text{(g)} \]
Да ли ће доћи до спонтане хемијске реакције ако се бакарна плочица урони у раствор цинк-сулфата?
Неће доћи до реакције. Бакар (\(E^\ominus = +0{,}34\text{ V}\)) има позитивнији стандардни електродни потенцијал од цинка (\(E^\ominus = -0{,}76\text{ V}\)), те је бакар слабије редукционо средство и не може да редукује \(\text{Zn}^{2+}\) јоне.
Практични задаци
Задатак 1 (лак): Одредите реакцију средине (кисела, базна или неутрална) у воденим растворима следећих соли:
а) \(\text{KNO}_3\), б) \(\text{Na}_2\text{CO}_3\), в) \(\text{NH}_4\text{NO}_3\).
а) \(\text{KNO}_3\), б) \(\text{Na}_2\text{CO}_3\), в) \(\text{NH}_4\text{NO}_3\).
- а) \(\text{KNO}_3\) – Со јаке базе (\(\text{KOH}\)) и јаке киселине (\(\text{HNO}_3\)). Не подлеже хидролизи \(\rightarrow\) Неутрална средина (\(\text{pH} = 7\)).
- б) \(\text{Na}_2\text{CO}_3\) – Со јаке базе (\(\text{NaOH}\)) и слабе киселине (\(\text{H}_2\text{CO}_3\)). Карбонатни јон хидролизује ослобађајући \(\text{OH}^-\) \(\rightarrow\) Базна средина (\(\text{pH} > 7\)).
- в) \(\text{NH}_4\text{NO}_3\) – Со слабе базе (\(\text{NH}_3\)) и јаке киселине (\(\text{HNO}_3\)). Амонијум-јон хидролизује ослобађајући \(\text{H}_3\text{O}^+\) \(\rightarrow\) Кисела средина (\(\text{pH} < 7\)).
Задатак 2 (средњи): На основу података о константи дисоцијације киселине \(K_a(\text{HNO}_2) = 4{,}5 \cdot 10^{-4}\text{ mol/dm}^3\), израчунајте константу базности \(K_b\) за њену конјуговану базу (нитритни јон, \(\text{NO}_2^-\)) на \(25\ ^\circ\text{C}\).
Користи се релација за конјуговани пар:
\[ K_a \cdot K_b = K_w = 10^{-14} \text{ mol}^2\text{dm}^{-6} \]
\[ K_b(\text{NO}_2^-) = \frac{10^{-14}}{4{,}5 \cdot 10^{-4}} \approx 2{,}22 \cdot 10^{-11} \text{ mol/dm}^3 \]
Задатак 3 (средњи): Напишите молекулске једначине реакција (уколико су реакције могуће) када се у разблажену хлороводоничну киселину унесу:
а) магнезијум, б) сребро, в) цинк.
а) магнезијум, б) сребро, в) цинк.
- а) Магнезијум је лево од \(\text{H}_2\) (\(E^\ominus = -2{,}36\text{ V}\)): \[ \text{Mg(s)} + 2\text{HCl(aq)} \longrightarrow \text{MgCl}_2\text{(aq)} + \text{H}_2\text{(g)} \]
- б) Сребро је десно од \(\text{H}_2\) (\(E^\ominus = +0{,}80\text{ V}\)): \[ \text{Ag(s)} + \text{HCl(aq)} \longrightarrow \text{нема реакције} \]
- в) Цинк је лево од \(\text{H}_2\) (\(E^\ominus = -0{,}76\text{ V}\)): \[ \text{Zn(s)} + 2\text{HCl(aq)} \longrightarrow \text{ZnCl}_2\text{(aq)} + \text{H}_2\text{(g)} \]
Задатак 4 (тежак): Израчунајте \(\text{pH}\) вредност амонијачног пуфера који садржи \(0{,}05\text{ mol/dm}^3\) амонијака и \(0{,}1\text{ mol/dm}^3\) амонијум-хлорида, ако је \(K_b(\text{NH}_3) = 1{,}8 \cdot 10^{-5}\text{ mol/dm}^3\).
Концентрација хидроксидних јона у базном пуферу:
\[ [\text{OH}^-] = \frac{K_b \cdot c_{\text{базе}}}{c_{\text{соли}}} = \frac{1{,}8 \cdot 10^{-5} \cdot 0{,}05}{0{,}1} = 9{,}0 \cdot 10^{-6} \text{ mol/dm}^3 \]
\[ \text{pOH} = -\log[\text{OH}^-] = -\log(9{,}0 \cdot 10^{-6}) = 6 - \log(9{,}0) \approx 6 - 0{,}95 = 5{,}05 \]
\[ \text{pH} = 14 - \text{pOH} = 14 - 5{,}05 = 8{,}95 \]
