by 
Διαθέτουμε ένα υδατικό διάλυμα ΝΗ3 όγκου 200mL και συγκέντρωσης C=0,1Μ.
- Ποιος ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 στο διάλυμα αυτό;
- Στο παραπάνω διάλυμα προσθέτουμε 0,8g στερεό ΝαΟΗ, χωρίς μεταβολή όγκου, παίρνοντας διάλυμα Α. Ποιος ο βαθμός ιοντισμού της αμμωνίας στο διάλυμα Α;
- Το διάλυμα Α αναμιγνύεται με διάλυμα ΗCΙ όγκου 0,2L και συγκέντρωσης 0,1Μ, λαμβάνοντας διάλυμα Β. Ποιο το pΗ του διαλύματος Β;
- Αν το διάλυμα Α αναμιχθεί με ίσο όγκο διαλύματος ΗCΙ συγκέντρωσης 0,15Μ παίρνουμε διάλυμα Γ. Να βρεθεί το pΗ του διαλύματος Γ.
- Αναμιγνύουμε 200ml διαλύματος Χ, το οποίο περιέχει δυο ασθενείς βάσεις. ΝΗ3 συγκέντρωσης 0,2Μ και μιας δεύτερης, περισσότερο ισχυρής βάσης Β, συγκέντρωσης επίσης 0,2Μ, με 200ml διαλύματος ΗCΙ 0,1Μ, λαμβάνοντας διάλυμα Υ, το οποίο αποκτά pΗ=11. Να βρεθούν:
α) Η σταθερά Κ1b της βάσης Β.
β) Η συγκέντρωση [ΝΗ4+] στο διάλυμα Υ.
Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε θερμοκρασία 25°C, όπου Κw=10-14, για την ΝΗ3 Κb=10-5 ενώ lοg5=0,7.
ή
Επίσης, αν δεν γνωρίζουμε κάποια Κb, θα αντιμετωπίζουμε την άσκηση σαν οι Kb να είναι παραπλήσιες (γενικότερη περίπτωση)
Σύμφωνοι Θοδωρή με μια προσωπική "ένσταση" !
Δεν το προτείνω σαν μέθοδο, αφού δεν μου αρέσουν οι "μέθοδοι".
Απλά ήθελα να δείξω ότι την πορεία που ακολουθούμε αν η μια βάση είναι ισχυρή, μπορούμε να ακολουθήσουμε ακόμη και αν δεν υπάρχει ισχυρή βάση, αλλά μια ασθενής, αρκούντως "ισχυρή" όμως, που να επιφέρει το ίδιο αποτέλεσμα, δηλαδή να εξουδετερώσει αυτή τα προστιθέμενα οξώνια.
Το τι σημαίνει τώρα "αρκούντως ισχυρή" δεν είναι ανάγκη να το κάνουμε θεωρία…. αλλά καλό είναι να ξεφεύγουμε (πού και πού!!!!) από την τυπική διάκριση ισχυρά-ασθενή. Υπάρχουν και τα ενδιάμεσα ….
Εντάξει Διονύση. Πάντως θεωρώ απίθανο κάποιος μαθητής να λύσει μια άσκηση με μερική εξουδετέρωση δύο ασθενών ηλεκτρολυτών με παραπλήσιες Κ, αν δεν γνωρίζει από πριν κάποια μεθοδολογία πως να την αντιμετωπίσει…
Θοδωρή δεν μίλησα για παραπλήσιες Κ!
Άλλωστε στην άσκηση, αν πρόσεξες καθοδηγείται ο μαθητής να μπει σε μια αποδεικτική πορεία, βήμα-βήμα. Δεν του έρχεται το ..τούβλο κατακέφαλα, να μην ξέρει προς τα πού να κάνει
Εξάλλου το τελευταίο ερώτημα, μπορεί και να μην χρειάζεται να το διδαχθεί κάποιος μαθητής.
Ας το κρατήσουμε για καθηγητές…
3. Οι μαθητές δεν γνωρίζουν ποια από τις δυο βάσεις αντιδρά πρώτα και μερικοί θα ξεκινήσουν από την NH3. (Το σχολικό βιβλίο δεν διευκρινίζει.)
NH3 + ΗCl → NH4Cl κατόπιν
0,05 0,05 0,05
NH4Cl + ΝαΟΗ → NH3 + Η2Ο + ΝαCl
0,05 0,05 0,05
Άρα στο τελικό δ/μα καταλήγουμε σε 0,05 Μ NH3 απ’ όπου pΟH = 3,15 και pH = 10,85
4. Με τον ίδιο τρόπο θα συνεχίσουν και σ’ αυτό το ερώτημα.
NH3 + ΗCl → NH4Cl
0,05 0,075 0,05
–0,05 –0,05 0,05
0,00 0,025 0,05
ΝαΟΗ + ΗCl → Η2Ο + ΝαCl
0,05 0,025
–0,025 –0,025
0,025 0,00 κατόπιν
ΝαΟΗ + NH4Cl → NH3 + Η2Ο + ΝαCl
0,025 0,05
–0,025 –0,025 0,025
0,00 0,025 0,025
Και από [ΟΗ–] =10–5 ∙0,025/0,025 => pH = 9.
Λογιστικά όπως πολύ χαρακτηριστικά αναφέρει ο Αντώνης, είναι τέλεια, λογικά υπάρχει ατόπημα για το οποίο φυσικά δεν φταίει ο μαθητής. Το ερώτημα είναι αφού ο μαθητής δεν φταίει πως θα βαθμολογηθεί.
5. Μια γενικότερη προσέγγιση στο φανταστικό αυτό ερώτημα
NH3 + Η2Ο NH4+ + ΟΗ– 10–5 = 10–3∙x/(0,1 – x) => x = 0,001
0,1 – x x x
B + Η2Ο BH+ + ΟΗ– Κb(B) = 10–3∙y/(0,1 – y) => x = 0,001 (1)
0,1 – y y y
ΗCl + H2O → Cl– + Η3Ο+
0,05 0,05
ΟΗ– + Η3Ο+ 2Η2Ο
x+y-ω 0,05-ω 0,05 – ω = 10–11 => ω = 0,05 και 0,001 + y – ω = 0,001=>
=> y = ω = 0,05 οπότε από (1) ΚbB = 10–3
*** Φίλε Θοδωρή από τη σχέση [ΟΗ–]2 = Κb1C1 + Κb2C2 παρατηρούμε ότι, η τιμή [ΟΗ–] εξαρτάται από τα γινόμενα Κb1C1 και Κb2C2 και όχι μόνο από τις σταθερές, όπως αβασάνιστα γράφεται σε ορισμένα συγγράμματα.
Παύλο σε ευχαριστώ για το σχολιασμό και τις εναλλακτικές λύσεις που μας πρόσφερες.
Καλησπέρα!
Παύλο, έστω διάλυμα που περιέχει δύο ασθενείς βάσεις, τη Β με Κb=10^-5 και C=10^-2 M και τη Γ με Kb=10^-7 και C=1 M. Δηλαδή η Β έχει 100 φορές μεγαλύτερη Κ αλλά η Γ έχει 100 φορές μεγαλύτερη συγκέντρωση. Σε 1 λίτρο του διαλύματος περιέχεται 0,01 mol Β και 1 mol Γ και προσθέτω 1 mol ΗCl. Να υολογιστεί το pH.
Το ερώτημα είναι αν μπορώ να λύσω αυτήν την άσκηση γράφοντας πρώτα την αντίδραση με την ισχυρή βάση, δηλ. τη Β και μετά με τη Γ που είναι ασθενέστερη. Θεωρώ ότι μπορώ. Εσύ τι λες;
ΥΓ. Κανείς δεν είπε ότι το pH του διαλύματος των 2 βάσεων δεν εξαρτάται από τις συγκεντρώσεις.
Θοδωρή επειδή το στερεότυπο <<δυο τάξεις μεγέθους των σταθερών ιοντισμού εξασφαλίζει την ισχύ του ενός ηλεκτρολύτη>> μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένες προσεγγίσεις γιαυτο και μονο το λογο τοποθετηθηκα και δεν ειχε να κανει με την ασκηση για την οποια πολυ σωστα τοποθετηθηκαν ολοι.
Τίτλος: γενικευμένη ΕΚΙ όλων των «μουσαφίρηδων» ηλεκτρολυτών, ασθενών και μη, με τον «ξενιστή» τους Η2Ο!(τον οποίο κατατροπώνουν πανταχόθεν ως ηλεκτρολύτη) ή δώσε θάρρος στο χωριάτη!
(Μια λίγο διαφοροποιημένη απάντηση στο 5ο ερώτημα με μπόλικη … ισοδυναμία)
Η NH3 υπό τις συνθήκες αυτές (ΕΚΙ) ( και επειδή εμείς ισοδύναμα σκεπτόμενοι «προστάζουμε», να παραμείνει μέχρι να της το επιτρέψουμε, ανιόντιστη!!- μην παραμυθιαζόμαστε, η NH3 ουδέποτε υπήρξε μέσα στο διάλυμα μοριακά με συγκέντρωση 0,1Μ- η συγκέντρωσή της εκφράζει μόνο τη συνταγή που ακολουθήθηκε για την παρασκευή του διαλύματος ως προς αυτήν! – επομένως τοποθετούμαστε λογιστικά ως προς τον ιοντισμό της μέσω ενός, υποθετικού, ισοδυνάμου όμως προς το δοσμένο, πρόβλημα) έστω ότι (παίρνει διαταγή από εμάς και) ιοντίζεται κατά χ οπότε (η συνεισφορά της στα «κοινά»- στην κοινή τελική κατάσταση ισορροπίας)
Η ΒΟΗ υπό τις ίδιες συνθήκες (ΕΚΙ) έστω ιοντίζεται κατά ψ οπότε (η συνεισφορά της στα «κοινά») αντίστοιχα
Το ΗCl (έτσι μας αρέσει να ιοντιστεί τελευταίο! Πάλι χάριν ισοδυναμίας και όχι πραγματικότητας) ιοντίζεται (αυτοδικαίως) πλήρως οπότε
Τα παραγόμενα H3O+ και OH– (διπλή ΕΚΙ) «μπουκάρουν» (πάλι με το έτσι θέλω μας αλλά πάντα μέσα από την ισοδυναμία των διαφορετικών σκεπτικών) και μετατοπίζουν την ισορροπία του Η2Ο προς τα αριστερά (ήτανε παχύ το κλήμα που λένε!)
αμελητέα τα όσα το νερό
έχει ήδη παράξει! Τα .. 10-7 θυμηθείτε
Η κατάσταση συγκεντρώσεων (ιόντων, μορίων) διαμορφώνεται μετά από όλα αυτά (τα καθ ημας απολύτως, ευδιακρίτως και κατά στρατιωτικήν πειθαρχίαν τακτοποιημένα-χειραγωγημένα, πλην όμως απολύτως εν ισοδυναμία τελούντα προς την πραγματικήν των σωματιδίων ποιοτικήν και ποσοτικήν απόληξην ) ως εξής:
[NH4+ ]=x
[ΒΟΗ]=0,1-ψ
[Β+]=ψ
[HCl]=0
[Cl-]=0,05
[H3O+]=0,05-ω
[OH-]=χ+ψ-ω
επειδή δεν (είναι και απαραίτητο να) ξέρουμε κάτι ! για την ΒΟΗ
γνωρίζοντας το pH=11 προκύπτει 0,05-ω=10-11 άρα ω=0,05
Ομοίως pOH=3 οπότε χ+ψ-ω=10-3=0,001 (1)
[NH4+ ]=χ
[ΒΟΗ]=0,1-ψ
[Β+]=ψ
[HCl]=0
[Cl–]=0,05
[H3O+]=10-11
[OH–]=10-3
Οι παραπάνω διαμορφωμένες συγκεντρώσεις πρέπει να επαληθεύουν τους νόμους Ιοντικής Ισορροπίας όλων των ασθενών ηλεκτρολυτών που συμμετέχουν στο διάλυμα (και του νερού βεβαίως βεβαίως! Που όμως ήδη λάβαμε υπόψη αφού pH+pOH=14)
Για την NH3 : Κβ1 =[NH4+ ] [OH–]/[NH3] και με αντικατάσταση 10-5=χ 10-3/0,1 προκύπτει χ=10-3
Για την ΒΟΗ : Κβ2=[Β+ ] [OH–]/[ΒΟΗ ] και με αντικατάσταση Κβ2=ψ 10-3/(0,1-ψ) (2)
Η (1) δίνει ψ=ω-χ+0,001 και με αντικατάσταση των ω και χ δίνει ψ=0,05-0,001+0,001= 0,05 δηλ. ψ=0,05 και επομένως η (2) με αντικατάσταση Κβ2=ψ 10-3/(0,1-ψ) =0,05.10-3/(0,1-0,05)=10-3 δηλ. Κβ2=10-3 επομένως «ισχυρούτσικη» (προκύπτει και δεν χρειάζεται να δίνεται από την εκφώνηση!)
Από τον πίνακα των συγκεντρώσεων στην ιοντική ισορροπία προκύπτει [NH4+ ]=χ=10-3
Συμπερασματικά: Αφού όλοι οι (αναγκαστικά επιλεγόμενοι) ισοδύναμοι μεταξύ τους τρόποι-πορείες και ισοδύναμοι προς την πραγματική (απολύτως τυχαία και μη προβλέψιμη) πορεία του συστήματος για την τελική κατάσταση Ιοντικής του Ισορροπίας δίνουν (ως ισοδύναμοι) το ίδιο ποιοτικό και ποσοτικό αποτέλεσμα, είναι άκυρη η οποιαδήποτε επιχειρηματολογία για το ποια βάση από τις δύο αντέδρασε πρώτη με ποια ποσότητα και μάλιστα ποσοτικά με το οξύ! (αυτό πραγματικά ποτέ μα ποτέ δεν συμβαίνει με τέτοιο αυστηρά προβλέψιμο τρόπο). Απολύτως επομένως άκυρο είναι το αντίστοιχο ερώτημα «προτεραιότητας» αντίδρασης από όποιον και όποτε τίθεται. Ας το πάρουμε απόφαση!
Δεν τα πήγε και πολύ καλά η μεταφορά από το Word. Επισυνάπτω το σύνδεσμο του αρχείου λοιπόν!
Εξουδετέρωση βάσεων
Κάποια σχόλια-σκέψεις και συμπεράσματα έχω επισυνάψει ως απάντηση του 5ου ερωτήματος, κάτω από τα σχόλια-λύση του συναδέλφου Παύλου (Μπασδάρα). Παρακαλώ το δικό σας σχολιασμό
Καλημέρα Αντώνη.
Το είχα δει, αλλά είχα πει να μην απαντήσω…
Αλλά, μιας και το επαναφέρεις:
"Απολύτως επομένως άκυρο είναι το αντίστοιχο ερώτημα «προτεραιότητας» αντίδρασης από όποιον και όποτε τίθεται. Ας το πάρουμε απόφαση!"
Πειράζει να διαφωνήσω οριζοντίως και καθέτως;
Μιλάμε για μια διαδικασία διδασκαλίας και επίλυσης ενός τέτοιου προβλήματος. Μιλάμε για εύρεση της τελικής κατάστασης, ακολουθώντας μια διδακτική πορεία, με κάποια λογική, η οποία δεν θα οδηγήσει σε λανθασμένο υπολογισμό.
Θα περίμενα απλά μια άλλη διδακτική πρόταση που θα με έπειθε ότι θα είχε καλύτερα αποτελέσματα, όταν θα διδασκόταν σε μαθητές…
Διονύση
Δεν τίθεται θέμα συμφωνίας ή διαφωνίας νομίζω και δεν το θέτω έτσι. Ας συμφωνήσουμε λοιπόν ότι μιλάμε σε κάθε προτεινόμενη λύση για μια άλλη ισοδύναμη εκδοχή της πραγματικής πορείας. Αυτό αρκεί και αποσαφηνίζει ότι δεν επιλύεται (ως αδύνατη) η πραγματική και επομένως δεν χρειάζεται να επιχειματολογεί κάποιος γι αυτό ή για μια αντικειμενική προτεραιότητα. Πρόσεξα ότι ο καθένας μιλά για μια προτεραιότητα που ναι μεν δίνει σωστή λύση-απάντηση αλλά ο ίδιος δεν δέχεται άμεσα ή έμμεσα ότι απλά ακολουθεί εναν ισοδύναμο δρόμο-τρόπο. Στην τελική προσπαθεί να αποδείξει ότι αυτή είναι η μοναδική πορεία-εκδοχή που ακολούθησε το σύστημα. Αυτό και λάθος είναι και εντυπώσεις διφορούμενες δημιουργεί στους λιγότερο μυημένους αλλά και στους διδασκόμενους.
Επιφυλάσσομαι να δώσω λύσεις κι εγώ κατά τη δική μου αντίληψη στο ενδιαφέρον πρόβλημα που έθεσες. Προσπάθησα ωστόσο να συμπληρώσω (στη βάση των ισχυρισμών μου περί ισοδυνάμων) ένα από τα πολλά σκεπτικά που είδα αναρτημένα.Ελπίζω να γίνομαι κατανοητός
Επανέρχομαι
Καλησπέρα Αντώνη.
“Πρόσεξα ότι ο καθένας μιλά για μια προτεραιότητα που ναι μεν δίνει σωστή λύση-απάντηση αλλά ο ίδιος δεν δέχεται άμεσα ή έμμεσα ότι απλά ακολουθεί εναν ισοδύναμο δρόμο-τρόπο. ”
Δεν νομίζω ότι εγώ μίλησα για αποκλειστικό τρόπο σκέψης και λύσης. Ίσα-ίσα αναγνώρισα το “αιρετικό” της δικής μου λύσης, αφού ως γενική λύση δέχτηκα το να ξεκινήσει κάποιος και να γράψει δυο αντιδράσεις εξουδετέρωσης και των δύο βάσεων..
Αλλά, επειδή οι ισοδύναμες “μαθηματικές” επεξεργασίες, οδηγούν στο ίδιο αποτέλεσμα, θα ήθελα να θέσω ένα θέμα, όχι σε σένα προσωπικά, αλλά σε όλους τους Χημικούς που μας διαβάζουν.
Το κάνω άμεσα στο φόρουμ.
Το ερώτημα στο φόρουμ εδώ.