by Δημοσιεύτηκε από το χρήστη δάσκαλος άγγελος στις 1 Μάιος 2014 στις 21:17 στην ομάδα Χημεία Γ΄Λυκείου
Έστω διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ όγκου 1L συγκέντρωσης 1Μ και Κα=10^-4 οπότε το pH του διαλύματος υπολογίζεται ίσο με 2 και ο βαθμός ιοντισμού ίσος με 10^-2. Ρυθμίζουμε το pH του διαλύματος στην τιμή 4 χωρίς μεταβολή του όγκου και ψαχνουμε τον νεο βαθμό ιοντισμού του ΗΑ. Σε όλες τις λύσεις που κυκλοφορούν στο συγκεκριμένο ερώτημα θεωρείται ότι η συγκέντρωση του ΗΑ δεν αλλάζει με τη ρύθμιση και χωρίς να μας ενδιαφέρει πως έγινε η ρύθμιση, υπολογίζουν τη νέα συγκέντρωση Α- ίση με 0,5 οπότε ο νέος βαθμός ιοντισμού είναι 0,5! Ο υπολογισμός γίνεται κατα τα γνωστά θεωρώντας στην έκφραση της Κα [Η3Ο+]=10^-4 και χωρίς να γίνουν οι προσεγγίσεις. Θέτω τα παρακάτω ερωτήματα:
1. Τι ακριβώς έχουμε προσθέσει για να γίνει η ρύθμιση αυτή και πως γίνεται η [ΗΑ] να μην έχει αλλάξει? (π.χ. αν έχω προσθέσει βάση εκτός απο ΝαΑ αντιδρά με το ΗΑ…)
2. Βαθμός ιοντισμού 50%?
3. Αν προσθέσω 1 mol στερεού ΝαΑ στο διάλυμα τότε το pH γίνεται 4 με V,[HA] σταθερά. όμως ο νέος βαθμός ιοντισμού είνα τώρα 10^-4! Άρα το να λέμε δεν μας ενδιαφέρει πως γίνεται η ρύθμιση είναι σωστό?
Καθώς δεν βλέπω τόσες μέρες κάποια απάντηση να προσθέσω κάποια πράγματα. Το πρόβλημα στις ασκήσεις αυτές (κατα τη γνώμη μου) είναι όταν η ρύθμιση του pH σε διάλυμα ασθενούς γίνει σε μεγαλύτερη τιμή ή όταν το pH διαλύματος ασθενούς βάσης ρυθμιστεί σε μικρότερο pH. Στις περιπτώσεις αυτές οι βαθμοί ιοντισμού υπολογίζονται μέχρι και 90%!! σε λύσεις των γνωστών βοηθημάτων. Στον υπολογισμό του α γράφουν α=x/c όπου x η [Α-] και c η συγκέτρωση του ΗΑ πρίν τη ρύθμιση!. Πως γίνεται το ΗΑ απο τον ιοντισμό του να παράγει 0,5Μ Α- και τα Η3Ο+ να είναι 10-4! Ενώ αν η ρύθμιση γίνει π.χ σε pH=1 τα οξώνια είναι προφανώς το κοινό ιόν οπότε σωστά υπολογίζουμε το α με βάση την [Α-].
Καλημέρα Άγγελε.
Όταν λέμε το pH ρυθμίζεται, δεν εννοούμε ότι αυτό μπορεί να γίνει με ένα ρυθμιστικό διάλυμα;
Το ότι η συγκέντρωση [ΗΑ] παραμένει σταθερή, νομίζω ότι απλά μπορούμε να να “τακτοποιήσουμε” τις ποσότητες, ώστε να πετύχουμε την ίδια συγκέντρωση, με την αρχική, για λόγους σύγκρισης και υπολογισμών.
Καλημέρα Διονύση. Καταρχήν στις ασκήσεις αυτές αναφέρετε ότι ο όγκος παραμένει σταθερός άρα δεν μπορεί να έχουμε προσθέσει διάλυμα αλλά καθαρές ποσότητες. Επίσης για την συγκέντρωση του ΗΑ δεν αναφέρετε πουθενά ότι παραμένει σταθερή απλά αυθαίρετα την βάζουμε ίδια. Τέλως πάντων ας μου πεί κάποιος μια σύσταση διαλύματος όπου ασθενές οξύ να έχει βαθμό ιοντισμού 50%? Επιπλέον το ότι η ρύθμιση γίνεται με ρυθμιστικό ποιος το λέει? Έχω διαβάσει γενικά για ρύθμιση pH (σε πισίνες, στο έδαφος) χρησιμοποιούνται απλά ποσότητες κάποιας βασικής ή όξινης ουσίας. Το να λέμε δεν μας ενδιαφέρει πωε γίνεται η ρύθμιση είναι βολικό αλλά νομίζω ταυτόχρονα προβληματικό.
Δεν διαφωνώ ότι είναι προβληματικό Άγγελε, αλλά και όχι μόνο.
Είναι λίγο-πολύ χαρτοχημεία…
Διονύση επι της ουσίας δεν μου απαντάς. Θεωρώ ότι η λύση είναι λάθος απο χημικής άποψης ούτως ή άλλως. Δεν στέκομαι σε τυχόν προσσεγγίσεις ή θεωρήσεις αλλά στον τρόπο λύσης που για μένα είναι λανθασμένος. Ξαναλέω δεν μπορεί απο τη μία απο τον ιοντισμό του ΗΑ να προκύπτουν 0,5 Μ Α- και ταυτόχρονα τα Η3Ο+ να είναι 10-4. Και επειδή η ενότητα ρύθμιση pH υπάρχει σε όλα τα γνωστά βοηθήματα θίγω το θέμα γιατί πιστέυω πρέπει να διορθωθεί γιατί και οι μαθητές δεν κατανοούν τι ακριβώς γίνεται και αναγκάζονται να το μάθουν μηχανικά με το φόβο να μπεί κάτι παρόμοιο σε εξετάσεις.
Να απαντήσω και επί της ουσίας όπως λες, (νόμισα ότι είχα απαντήσει…) Άγγελε.
Μπορεί να έχουμε [Α-]=0,5Μ και [Η3Ο+]=10-4.
Αν με κάποιο τρόπο τα οξώνια εξουδετερώνονται. Και ο τρόπος αυτός είναι να έχουν εξουδετερωθεί από υδροξυλιανιόντα. Αν λοιπόν στο διάλυμα (που με κάποιον τρόπο έχουμε ρυθμίσει το pH σε μια ορισμένη τιμή), το σύστημα ρύθμισης του pH μπορεί να έχει προσφέρει τα ΟΗ- που χρειάστηκαν για την εξουδετέρωση των οξωνίων.
Τον βαθμό ιοντισμού τον υπολογίζουμε πάντα μετά την ολοκλήρωση των οποιων αντιράσεων και με βάση την κανούρια συγκέντρωση του ΗΑ και τον καινούριο ιοντισμό του. Τότε απο τον ιοντισμό του ΗΑ οι ποσότητες Α- και Η3Ο+ που προκύπτουν πρέπει να είναι ίδιες. Το ότι η [Α-] είναι 0,5 Μ δεν σημαίμει ότι προέρχεται απο τον ιοντισμό του οξέος. Πιθανότατα είναι κοινό ιόν όπως στην περίπτωση 3 που αναφέρω ότι προσθέτουμε ΝαΑ. Στην περίπτωση που προσθέτω ΝαΑ και η [ΗΑ] μένει σταθερή, και ο όγκος και το pH γίνεται 4. Γιατί αυτό δεν μπορεί να θεωρηθεί ρύθμιση? Επειδή μάλλον επι της ουσίας διαφωνούμε δεν ξέρω αν συμφωνείς ότι τουλάχιστον πρέπει να είναι διαφορετικές και ποιό σαφής οι εκφωνήσεις σε θέματα ρύθμισης pH. Ευχαριστώ πάντως για την τοποθέτησή σου.
Άγγελε, προσωπικά το βλέπω ως εξής.
Έστω ότι το διάλυμα είναι βασικό π.χ. περιέχει μια ποσότητα ΝαΟΗ.
Το να λες ότι γίνονται πρώτα οι αντιδράσεις τι σημαίνει;
Αν στο διάλυμα προσθέσεις ένα ασθενές οξύ ΗΑ, αυτό αρχίζει να ιοντίζεται και τα παραγόμενα οξώνια, εξουδετερώνονται από τα ΟΗ- που προϋπάρχουν στο διάλυμα, με αποτέλεσμα η αντίδραση ιοντισμού να μετατοπίζεται προς τα δεξιά. Στην τελική κατάσταση, θα υπάρχουν Α- με συγκέντρωση 0,5Μ και κάποια ελάχιστα οξώνια. Γιατί να είναι ίσες οι συγκεντρώσεις τους;
Το αν εσύ, προτιμάς να γράψεις πρώτα την αντίδραση εξουδετέρωσης και να θεωρήσεις για την τελική ισορροπία [ΗΑ]=0,5Μ, οπότε να βγάζεις [Α-]=[Η3Ο+]=10-4, είναι ένας τρόπος δουλειάς που δείχνει ευκολότερος στην μαθηματική επεξεργασία του και τίποτα άλλο.
Στο διάλυμα δεν είχα βάλει κανένα αλάτι ΝαΑ, ούτε και υπάρχει κανένα τέτοιο αλάτι.
Υπάρχουν πολλά Α- που προήρθαν από τον ιοντισμό του οξέος και κάποια ελάχιστα οξώνια.
Συμφωνώ πάντως ότι τέτοια προβλήματα απαιτούν σαφείς εκφωνήσεις…
Άγγελε, Διονύση καλησπέρα.
Άγγελε νομίζω ότι πρέπει να δεις το 3ο θέμα του 1992. Είχε δύο ΄΄ειδικές΄΄ λύσεις και άπειρες λύσεις με συνδυασμό των δύο ειδικών λύσεων. Είχε δημοσιεύσει άρθρο η ΕΕΧ.
Η λύση της επιτροπής ήταν η μία ειδική (μέσω Ksp). Αργότερα δόθηκε εντολή να θεωρηθεί και η δεύτερη ως σωστή (δεν ξέρω τι έγινε με τα γραπτά που είχαν ήδη βαθμολογηθεί).
Η περίπτωση βέβαια που αναφέρεις είναι πιο απλή.
Συμφωνώ με την τοποθέτηση του Διονύση.
…. νομίζω ότι η ρύθμιση πεχα γίνεται με ρυθμιστικό διάλυμα
Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα διάλυμα που περιέχει τα ΗΑ – ΝαΑ και το ΗΒ . Το πεχα του διαλύματος καθορίζεται ( άρα ουσιαστικά μπορεί να ρυθμιστεί ) από το ζεύγος ΗΑ – ΝαΑ εάν οι σταθερές Κα είναι τέτοιες ώστε η χημική ισορροπία ΗΒ + ΝαΑ <=> ΝαΒ + ΗΑ να είναι ποσοτικά μετατοπισμένη προς τα αριστερά ( αυτό ουσιαστικά γίνεται εάν οι Κ(ΗΑ) < 100 Κ(ΗΒ) …. αυτό το “100” είπαμε ότι θα το μελετήσουμε το καλοκαίρι )
Bookmarked …. να το δουλέψουμε με το yridium το καλοκαίρι.
Δινονύση συμφωνώ με αυτό που λες. όταν προσθέτω βάση σε οξύ τα ΟΗ- αντιδρούν με τα Η3Ο+ του ΗΑ οπότε μετά την μερική εξουδετέρωση έχω περισσότερα Α- απο Η3Ο+. Εγώ αναφέρομε στα Η3Ο+ και Α- που παράγει ο ιοντισμός μετά την εξουδετέρωση. π.χ Αν στο διάλυμα 1L ΗΑ 1Μ προσθέσω 0,5 mol NaOH(s) και θέλουμε να βρούμε τον νεό βαθμό ιοντισμού του ΗΑ τι κάνουμε? Την αντίδραση ΗΑ + ΝαΟΗ >> ΝαΑ + Η2Ο οπότε στο τελικό διάλυμα έχουμε ρυθμιστικό με Cοξ=Cβ=0,5Μ. Για τον βαθμό ιοντισμού του ΗΑ γράφουμε α=χ/C όπου x η [Η3Ο+] και όχι η [Α-]!!. Αν βάλω την [Α-] στον υπολογισμό βίσκω 50% που προφανώς δείχνει το ποσοστό εξουδετέρωσης του ΗΑ και όχι τον βαθμό ιοντισμού του. Αυτό προσπαθώ να εξηγήσω λέγοντας υπολογίζω το α μετά απο τις όποιες αντιδράσεςι που γίνονται απο τη ρύθμιση. Τέλως πάντως για να με πείσει κάποιος ότι κάπου κάνω λάθως ας μου πει ακριβώς ένα ρυθμιστικό σύστημα που έχουμε προσθέσει με V,C σταθερά και ο νέος βαθμός ιοντισμού να είναι 50% ή μεγαλύτερος!
Που το το θυμήθηκες αυτό Πολυνίκη ;
Για να σου λυθεί η απορία, επειδή συμμετείχα στις πανελλήνιες του 1992, το δικό μου γραπτό μάλλον ήταν ήδη διορθωμένο όταν εκδόθηκε η οδηγία, με αποτέλεσμα να χάσω όλο το θέμα. Ακόμα θυμάμαι την απορία μου, όταν συμμαθητές μου είχαν βαθμολογηθεί με 20 στη χημεία και εγώ με 15, παρά το ότι όλοι είχαμε δώσει τον ίδιο ακριβώς τρόπο λύσης.
Δημητρη και Πολυνικη
με το σχολιο σας με πατε λιγο πισω. Ημουν ο χημικος που ειχα δημοσιευσει την 2η λυση (δημοσιευση-λυση στην Ελευθεροτυπια της εποχης) . Η σκεψη που ειχα κανει ηταν οτι τα παιδια μη γνωριζοντας τι σημαινει ¨ρυθμιζω το ΡΗ” (παντελης ελλειψη εργαστηριακης εμπειριας, τοτε..) ειχαν δωσει μια λυση στηριγμενοι στην αρχη Le Chatelier. Θυμαμαι, ειχε σταματησει η βαθμολογηση, η Κεντρικη επιτροπη εξεδωσε με τα πολλα μια ανακοινωση του τυπου “δεκτες και οι δυο λυσεις” αλλα καποιοι μαθητες ειχαν ηδη βαθμολογηθει. Μεταξυ αυτων ησουν προφανως και εσυ Πολυνικη. Για την ιστορια παντως, αν κρινω απο τα τηλεφωνηματα που ειχαν γινει απο ολη την Ελλαδα, πολλοι μαθητες ειχαν επιλεξει το δικο σου τροπο επιλυσης.
Ηλία δεν έδωσα εγώ εξετάσεις το 1992 αλλά ο Δημήτρης. Θυμάμαι πολύ καλά την περίπτωση γιατί μια μαθήτριά μου, πραγματικά άριστη, είχε γράψει την ‘‘άλλη’’ λύση. Όταν διάβασε στην ελευθεροτυπία τις λύσεις μου τηλεφώνησε χαρούμενη ότι τα είχε όλα σωστά. Δυστυχώς πήρε 16 και δεν πέρασε ιατρική…
Άγγελε αν σε ένα διάλυμα ΗΑ προσθέσουμε NaOH θεωρείς ότι είναι λάθος να πούμε ότι η ισορροπία μετατοπίζεται δεξιά λόγω της ελάττωσης της συγκέντρωσης των οξωνίων;
Όχι Πολυνίκη δεν το θεωρώ λάθος. Το πρόβλημα μου είναι καθαρά ο υπολογισμός του βαθμού ιοντισμού. Σε όλες τις ασκήσεις υπολογίζουμαι τον βαθμό ιοντισμού μετά απο την εξουδετέρωση με βάση τη νέα σύσταση του διαλύματος βάζοντας στη σχέση α=χ/C όπου x τα οξώνια που υπάρχουν πλέον μετά την την εξουδετέρωση και όχι τα οξώνια που εξουδετερώθηκαν απο τη βάση. Δηλαδή δεν ταυτίζω την μέτατόπιδη της ισορροπίας προς τα δεξιά με αύξηση βαθμού ιοντισμού. Αν ήταν έτσι όταν εξουδετερωθεί π.χ το 95% του οξέος έχουμε βαθμό ιοντισμού 95%? Και τη εκφράζει αυτό ξαφνικά το ασθενές οξύ έγινε ισχυρό?
Καλημέρα Άγγελε.
Ετοιμάζω μια ανάρτηση, πάνω στο θέμα που έχεις θέσει.
Στο παραπάνω σχόλιο, θέτεις ένα υπαρκτό πρόβλημα, το οποίο όμως είναι καθαρά θέμα ορισμού.
Τι ονομάζουμε βαθμό ιοντισμού;
Αν δεν ξεκαθαριστεί ο ορισμός σε περιπτώσεις, που ξεφεύγουν από την απλή περίπτωση, που σε ένα διάλυμα υπάρχει απλά και μόνο ένας ασθενής ηλετρολύτης, τότε θα φτάνουμε σε τέτοιες αντιφάσεις.
Καλημέρα συνάδελφοι.
Άγγελε και με άπειρη αραίωση ο βαθμός ιοντισμού τείνει στη μονάδα. Αυτό δεν σημαίνει ότι το ΗΑ έγινε ισχυρό ούτε ότι δεν έχει βαθμό ιοντισμού. Δεν συμφωνώ που θέλεις να συσχετίσεις το χ με τα οξώνια. Ο αριθμητής είναι το ποσό που ιοντίστηκε και ο παρονομαστής η αρχική ποσότητα.
Ο βαθμός ιοντισμού ορίστηκε για έναν ασθενή ηλεκτρολύτη σε αραιό διάλυμα αλλά επεκτείνουμε τον ορισμό και στις περιπτώσεις αλλαγής pH.
Διονύση περιμένω την ανάρτησή σου.
Συμφωνώ πολυνίκη αλλά δεν μου απαντάς στην περίπτωση που προεσθέτω στερεό ΝαΟΗ σε διάλυμα ΗΑ. Τα οξώνια μειώνονται οπότε ο ιοντισμός του ΗΑ μετατοπίζεται δεξιά οπότε θα έπρεπε να πούμε α αυξάνεται? Εμείς όμως υπολογίζουμε το α στο νεό διάλυμα που έχουμε ρυθμιστικό και λόγω Ε.Κ.Ι. στο Α- η ισορροπία μετατπίζεται αριστερά οπότε τελικά α μειώνεται. Άρα είναι σωστό να λέμε ότι επειδή μειώνονται τα οξώνια αυξάνεται ο βαθμός ιοντισμού?Το ίδιο συμβαίνει αν σε διάλυμα ΗΑ προσθέσουμε καθαρή ποσότητα ΝαΑ οπότε πάλι μειώνουμε τα οξώνια αλλά ο βαθμός ιοντισμού μειώνεται λόγω Ε.Κ.Ι. Α-. Επίσης Αν σε διάλυμα ΗΑ (Ka=10^-4) 1M με pH=2 προσθέσω 1 mol ΝαΑ το pH γίνεται 4 με βαθμό ιοντισμού 10^-3. Αν ρυθμίσω το pH στην τιμή 4 ο βαθμός ιοντισμού είναι τώρα 0,5? Και γιατί η προσθήκη ΝαΑ δεν μπορεί να θεωρηθεί ρύθμιση?
Συμφωνώ Πολυνίκη με την άπειρη αραίωση που λές και δεν ταυτίζω τον βαθμό ιοντισμού με την ισχύ του οξέος. Σε άπειρη αραίωση η [ΗΑ] θα είναι πολύ μικρή (π.x 10-6M) και απο αυτά ιοντίζονται π.χ τα 10-6,2 και το α τέινει στη μονάδα. Οπότε μπορεί το α να τείνει στη μονάδα αλλά δίνοντας αμελητέα οξώνια που δεν μπορούν να καθορίσουν το pH. Ενώ εδώ έχουμε οξύ ΗΑ συγκέντρωσης 1Μ με βαθμό ιοντισμού 0,5 οπότε ο ιοντισμός του οξέος παράγει πολύ σημαντικές ποσότητες ιόντων. Δεν είναι το ίδιο. Ωραίο πάντως το παράδειγμά σου με την αραίωση για να ξεκαθερίσουμε ότι μεγάλος βαθμός ιοντισμού δεν σημαίνει απαραίτητα ισχυρό οξύ. Αλλά σε μεγάλες συγκεντρώσεις νομίζω ότι είναι λάθος να μιλάμε για βαθμούς ιοντισμού ασθενών οξέων 90%!
Με αφορμή την παραπάνω συζήτηση, μια ανάρτηση:
Και το pΗ ρυθμίζεται…
Άγγελε κατ’ αρχάς συμφωνώ με το ότι ο ορισμός του βαθμού ιοντισμού δεν καλύπτει όλες τις περιπτώσεις. Δίνω λοιπόν τη θέση μου συνοπτικά.
Διονύση μόλις είδα την απάντησή σου μεταφέρω τη θέση μου και στην ανάρτησή σου.