by 
Δημοσιεύτηκε από το χρήστη Θοδωρής Βαχλιώτης στις 24 Ιανουάριος 2014 στις 1:07 στην ομάδα Χημεία Γ΄Λυκείου
Θα ήθελα την άποψή σας για τα παρακάτω (στους 25 oC):
1. Ισχύει ότι Ka(H2O)=Kb(H2O)=Kw/[H2O]=10^-14/55,5=1,8*10^-16 ;
2. Ισχύει ότι Kc(H2O)=Ka/[H2O]=Kw/[H2O]^2=10^-14/(55,5)^2=3,24*10^-18 ;
3. Έχει νόημα να μιλήσουμε για Ka(H3O+);;; και Kb(OH-);;;
Αν δηλαδή θεωρήσουμε ότι Ka(H2O)=Kb(H2O)=1,8*10^-16 έχει νόημα να πούμε ότι
Ka(H3O+)=Kw/Kb(H2O)=10^-14/1,8*10^-16=55,5 και
Kb(OH-) = Kw/Ka(H2O)=10^-14/1,8*10^-16=55,5 ;;;
Καλημέρα Θοδωρή.
Κι εγώ πάντως για να βρω προς ποια κατεύθυνση είναι μετατοπισμένη η ισορροπία
π.χ. NH3 + H3O+ <=> NH4+ + H2O
στους 25oC (αν δίνεται βέβαια και η Kb της NH3)
χρησιμοποιώ όπως κι εσύ για το H3O+ την τιμή Κα=55,5 (αν συγκρίνω την ισχύ των οξέων) ήγια το H2O Kb =1,8×10-16 (αν συγκρίνω την ισχύ των βάσεων).
Βέβαια μαθηματικά είναι σωστό αυτό που κάνουμε αλλά ποτέ δεν το έχω ψάξει χημικά αν κάνουμε κάπου λάθος στη χρήση αυτών των τιμών.
ΥΓ: Όσον αφορά την παραπάνω ισορροπία βέβαια, σύμφωνα με το γνωστό βοήθημα, το H3O+
είναι το ισχυρότερο οξύ που υπάρχει σε υδατικό διάλυμα και άρα είναι μετατοπισμένη προς τα δεξιά.
Έτσι δε χρειάζεται να μπούμε σε αριθμητικά δεδομένα.
Γεια σου Κώστα.
Δηλαδή αν δεχτούμε ότι Ka(H3O+)=55,5 ενώ Ka(HCl)=10^6 πως θα ισχυριστούμε ότι το H3O+ είναι ισχυρότερο από το ΗCl σε υδατικό διάλυμα;
Εξάλλου η ισορροπία HCl + H2O <=> Cl- + H3O+ είναι πλήρως μετατοπισμένη προς τα δεξιά, δηλαδή προς το ασθενέστερο οξύ και την ασθενέστερη βάση…
είναι μετατοπισμένη μία ισορροπία.
Το γνωστό βοήθημα (δεν υιοθετώ τον τρόπο απλά τον ανέφερα) απαντά όπως σου είπα.
Αρα μόνο ο συγγραφέας του μπορεί να μας λύσει την απορία…
Το H3O+ είναι το ισχυρότερο οξύ που μπορείς να συναντήσεις σε ένα διάλυμα ασθενούς οξέως .
Συγκρινόμενο όμως με ένα ισχυρό οξύ “επιπέδου HCl” είναι σαφέστατα ασθενέστερο και έτσι η αντίδραση που περιγράφεται παραπάνω ώς ισορροπία HCl + H2O <=> Cl- + H3O+ είναι τόσο πολύ μετατοπισμένη προς τα δεξιά που θα μπορούσαμε ( και μπορούμε ) να την περιγράψουμε ως μονόδρομη
( τόσο μονόδρομη που θα μπορούσαμε να ισχυριστούμε ότι τελικά το HCl δεν υπάρχει στο διάλυμα και έτσι τελικά η πιο ισχυρή μορφή οξέος μέσα στο διάλυμα να είναι το Η3Ο+ !!! )
Έχω τη γνώμη ότι δεν πρέπει να λαμβάνουμε υπόψη τη συγκέντρωση του Η20 στις συγκεντρώσεις που χρησιμοποιούμε για να υπολογίσουμε τις διάφορες σταθερές ιοντισμού, για το λόγο ότι αυτή είναι σταθερή.
Όσον αφορά τις Κa(H20) και Kb(H20), θεωρώ ότι αυτές είναι ίσες με Κw=10(-14), ενώ η Κa(H30+)=1 δεδομένου ότι το H30+ είναι το συζυγές οξύ του H20, και Kb(HO-)=1 δεδομένου ότι το HO- είναι η συζυγής βάση του H2O.
Κώστα Κa(H2O) = Kb(H2O)=1,8×10-16 (25οC) (σελ. 317 Σαλτερής)
H Kw δεν ταυτίζεται με την Κα ή Κb του νερού.
Kαταλαβαίνω τη συλλογιστική με την οποία διαιρούμε την Κw με την [H20] για να βρούμε τόσο την Ka(H2O) όσο και την Kb(H2O) και ίσως έχεις δίκιο. Απλά η ένστασή μου ήταν στο κατά πόσο είναι θεμιτό να λαμβάνουμε υπόψη την [H2O] στις εν λόγω σταθερές, αφού η [Η2Ο] είναι σταθερή!
Όσον αφορά το εν λόγω βοήθημα, μου φαίνεται ότι χρησιμοποιείται από πολλούς Χημικούς σαν το Ευαγγέλιο της Χημείας… Πολύ καλό βέβαια, αλλά όχι και το μοναδικό όμως (υπάρχουν και άλλα εξίσου αξιόλογα βοηθήματα).
Και μιας και το ανέφερες, έψαξα να βρω τη σελίδα 317 στο εν λόγω βοήθημα και βγήκα στις απαντήσεις των ασκήσεων στο τέλος του βιβλίου! (έκδοση: Ιανουάριος 2000). Μήπως έχει βγει καινούριο βοήθημα από τον ίδιο συγγραφέα και έχω χάσει επεισόδια;
Κώστα η σελίδα που σου ανέφερα είναι από τον τόμο Γ1 (έκδοση 2009).
Όσο για τα βοηθήματα προσωπικά κάποτε είχα την απόλυτη συλλογή βοηθημάτων Χημείας. Δυστυχώς όμως
σε πολλές περιπτώσεις άρχισε ο ένας να επαναλαμβάνει τον άλλον και σταμάτησα να ανανεώνω τη συλλογή μου. Πλέον αγοράζω μόνο βοηθήματα (όποτε αυτά κυκλοφορούν) και εμφανίζουν κάποιο ενδιαφέρον.
Ασε που τις περισσότερες απορίες μου τις έλυσα στα πανεπιστημιακά βιβλία…
Tώρα ας είναι καλά η Google και οι εκλεκτοί συνάδελφοι του ylikonet!!!
Πριν από μερικές μέρες τέθηκε το εξής ερώτημα σε διαγώνισμα 3ης Λυκείου. ”Αλλάζει η τιμή της Ka(H3O+) ανάμεσα σε 2 υδατικά διαλύματα ασθενών μονοπρωτικών οξέων ΗΑ και ΗΒ, στην ίδια θερμοκρασία, αν γνωρίζουμε οτι το ΗΑ είναι ισχυρότερο από το ΗΒ? ” Επειδή αμφιταλαντεύομαι και γενικά μου φένεται πολύ περίεργο σαν ερώτημα θα ήθελα την άποψη σας..
Φώτη γεια. Η τιμή της Κα ωξωνίων σε υδατικό διάλυμα θα πρέπει να εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία. Οπότε θα έλεγα ότι είναι ίδια…
Εξάλλου μας λέει πως το ΗΑ είναι ισχυρότερο άρα έχει την μεγαλύτερη Κα (για την ίδια θ)
(Αν κατάλαβα καλά την ερώτηση γιατί μου φαίνεται λίγο περίεργα διατυπωμένη…)
H Ka των οξωνίων είναι ίση με Kw/Kb(H2O)= Κw/(Kw/[H2O]) = [H2O]. Θεωρώντας ότι σε ένα αραιό υδατικό διάλυμα [Η2Ο]=55,5 Μ = σταθερή προκύπτει ότι και η Κα των οξωνίων είναι σταθερή…
Νομίζω ότι πρέπει εδώ να τα συνοψίσουμε λίγο.
Η αντίδραση ιοντισμού οποιουδήποτε ασθενούς μονοπρωτικού οξέος και η αντίστοιχη ka γράφονται:
ΗΑ + Η2Ο <=> Α- + Η3Ο+ και ka = [Α-][Η3Ο+]/[ΗΑ]
Αν βάλουμε ΗΑ = Η2Ο, θα είναι στους 25°C:
Η2Ο + Η2Ο <=> ΟΗ- + Η3Ο+ και ka = [ΟΗ-][Η3Ο+]/[Η2Ο] = 10^-14/55,5 = 1,8*10^-16
Άρα η ka του νερού εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
Για να ορίσουμε την ka του οξώνιου γράφουμε:
Η3Ο+ + Η2Ο <=> Η2Ο + Η3Ο+ οπότε ka = [Η2Ο][Η3Ο+]/[Η3Ο+] = [Η2Ο] = 55,5
Αφού η [Η2Ο] είναι σταθερή, η ka αυτή δεν εξαρτάται από τη θερμοκρασία.
Ισχυρά οξέα είναι τα ισχυρότερα από το Η3Ο+, έχουν δηλαδή ka>55,5. Το ΗΝΟ3 με ka = 30, συμπεριλαμβάνεται οριακά στα ισχυρά.
Οι σταθερές αυτές (και η αντίστοιχη kb για το ΟΗ- που θα είναι επίσης 55,5), μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βρούμε τη θέση μιας αμφίδρομης αντίδρασης, όχι όμως για τις πανελλήνιες εξετάσεις όπου είναι σαφώς εκτός εξεταστέας ύλης. Στη διάρκεια ενός μαθήματος πάντως και ιδιαίτερα σε παιδιά με ειδικό ενδιαφέρον στη Χημεία, θεωρώ ότι μπορούν να αναφέρονται. Τα παιδιά αυτά δεν ικανοποιούνται συνήθως με τις τυποποιημένες ερμηνείες που όλοι εκ των πραγμάτων δίνουμε με βάση τους περιορισμούς του σχολικού βιβλίου, τους χρωστάμε λοιπόν μερικές εξηγήσεις για να μη φαντάζονται ότι η Χημεία είναι μπάχαλο.
Σωστό
Θοδωρής Βαχλιώτης είπε:
Προσπάθησα να απαντήσω προηγουμένως. Η ερώτηση είναι άνευ περιεχομένου.
Fotis είπε:
Νίκο, επειδή η [Η2Ο] μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία (μεταβάλλεται ο όγκος του νερού, έστω και λίγο), είναι σωστό να λέμε ότι η [Η2Ο], άρα και η Κa των οξωνίων, είναι ανεξάρτητη της θερμοκρασίας;
Θοδωρής Βαχλιώτης είπε:
Καλημέρα Θοδωρή, με απασχόλησε και μένα αυτό χθες που έγραφα αλλά μια όχι και τόσο εκτενής έρευνα με το Google, με έπεισε ότι η διαστολή δεν παίζει ουσιαστικό ρόλο. Η πυκνότητα του νερού είναι 0,9970 g/mL στους 25°C, 0,9997 g/mL στους 10°C και 0,9778 g/mL στους 70°C, οπότε το σφάλμα προσδιορισμού του όγκου λόγω μεταβολής της θερμοκρασίας είναι αμελητέο και περιλαμβάνεται στις συνηθισμένες προσεγγίσεις.
Θοδωρής Βαχλιώτης είπε:
Νίκο Παπαβασιλείου, δεν έχεις γράψει σωστά την εξίσωση της Κ για την Η3Ο+ + Η2Ο <=> Η2Ο + Η3Ο+ εκτός εάν δεν έχεις βάλει τους διαφορετικούς δείκτες ( (l), (aq))για το Η2Ο όπως βάζουν μερικοί.
Με βάση την παραπάνω αντίδραση
Κ=[Η2Ο][Η3Ο+]/[Η3Ο+][Η2Ο]=1
Στην πραγματικότητα pKa(H2O)= pKw= 14
Θα βρείτε την απόδειξη στα:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/hlca.201300321/epdf
https://www.quora.com/What-is-the-pKa-of-water-and-why
http://chemwiki.ucdavis.edu/Core/Organic_Chemistry/Fundamentals/Wha…
Την έγραψα από μνήμης Κωνσταντίνε, οπότε μπορεί να μη θυμάμαι καλά και ελέγχομαι. Οι παραπομπές σου πάντως αναφέρονται στην ισορροπία Η2Ο + Η2Ο <=> ΟΗ- + Η3Ο+ που δεν είναι βέβαια η ίδια, εκτός αν κάτι μου διαφεύγει.
Κωνσταντίνος Μιχαλοδημητράκης είπε:
Στις παραπομπές έχει όλους τους πιθανούς τρόπους που μπορεί να γραφεί η χημική αντίδραση.
Στην αντίδραση που λες το νερό πρέπει να προσέξεις την φάση
η Η2Ο(l)+Η2Ο(l) <=> OH-(aq) + H3O+(aq) είναι διαφορετική από την
Η2Ο(l)+Η2Ο(aq) <=> OH-(aq) + H3O+(aq)
Η πρώτη αντίδραση είναι σύμφωνη με την θερμοδυναμική ανάλυση, π.χ. στην τρίτη αναφορά, για τον υπολογισμό της Κα. Η δεύτερη αντίδραση υποννοεί την ύπαρξη διαφορετικών ειδών μορίων νερού στο ίδιο σύστημα και δημιουργούνται προβλήματα με τις χρησιμοποιούμενες εξισώσεις (εισέρχεται η [Η2Ο]=55.5 χωρίς να πρέπει).
Η λογική στην απάντησή σου στην αρχή ταιριάζει με την δεύτερη αντίδραση. Η πρώτη παραπομπή έχει πολύ λεπτομερή ανάλυση, αλλά νομίζω η τρίτη αναφορά είναι αρκετή.
Μην νομίζεις. Ούτε εγώ ήξερα αυτές τις λεπτομέρειες και φαίνεται ότι υπάρχει ένα γενικότερο μπέρδεμα που μεταφέρεται και σε πολλά βιβλία. Εμπιστεύομαι όμως περισσότερο την θερμοδυναμική εκδοχή, παρά την άλλη.
Το συμπέρασμα είναι ότι ανάλογα με το ποιος βάζει την άσκηση θα έχει στο μυαλό του μόνο την μία εκδοχή οπότε και η απάντηση θα πρέπει να είναι ανάλογη για να μην κοπεί ο μαθητής.
Οπότε
Εφόσον pKa(H2O)=14, χρησιμοποιώντας pKa(H2O)+pKb(OH-)=pKw, τότε pKb(OH-)=0 και Kb(OH-)=1
Για την pKa(Η3Ο+), η αντίδραση Η2Ο(l)+H3O+(aq) <=> H3O+(aq) + H2O(l) έχει τα ίδια αντιδρώντα και προϊόντα (είναι μια απλή μετακίνηση ενός πρωτονίου από ένα μόριο νερού σε ένα άλλο) Ka(Η3Ο+)=1 και pKa(Η3Ο+)=0
Οπότε pKa(H3O+)+pKb(H2O)=14 => pKb(H2O)=14
Οι Κα είναι σταθερές που εξαρτώνται από την θερμοκρασία, οπότε πρόσθεση των ασθενών οξέων δεν προκαλεί μεταβολή στις σταθερές, μόνο μεταβολή στις συγκεντρώσεις των άλλων συστατικών του συστήματος.
Εαν προστεθούν μεγάλες ποσότητες από οτιδήποτε, τότε δεν ξέρω πώς φαινόμενα αλληλεπίδρασης του νερού με την άλλη ένωση θα μεταβάλλουν την διάσταση του νερού, αλλά αυτή η περίπτωση ούτως ή άλλως ξεφεύγει πολύ.
Καλησπέρα σε όλους!Έπειτα από μια ερώτηση ενός μαθητή μου και αναζήτηση στο διαδίκτυο, 'έπεσα" πάνω σε αυτό το άρθρο.
Κατά τη γνώμη και μετά από αρκετό ψάξιμο πιστεύω πως το pKa του νερού είναι 14. Σας παραθέτω παρακάτω κάποια από τα άρθρα που διάβασα τις τελευταίες μέρες:
1. Σίγουρα όχι τόσο έγκυρο αλλά αναφέρει πως pKa =14
Wikipedia ΝΕΡΟ
2. Επιστημονική εξήγηση γιατί η λανθασμένη η τιμή pKa=15,7
What is the pKa of water
3.Compiled from Appendix 5 Chem 1A, B, C Lab Manual and Zumdahl 6th Ed. The pKa values for organic acids can be found in Appendix II of Bruice 5th Ed
table pKa
4.Άρθρο στο Helvetica Chimica Acta
5.What is the real pka of water