by 
Έστω δύο διαλύματα Χ και Υ. Το διάλυμα Χ περιέχει το ασθενές οξύ ΗΑ, σταθεράς Κα1=10-4 με συγκέντρωση C1= 1Μ. Το Υ περιέχει το οξύ ΗΒ σταθεράς Κα2=10-4 και συγκέντρωσης C2=1Μ καθώς και το αλάτι με νάτριο ΝαΒ συγκέντρωσης C3=1Μ.
i) Να βρεθεί το pΗ των διαλυμάτων Χ και Υ και ο βαθμός ιοντισμού κάθε οξέος στο διάλυμα που περιέχεται
ii) Κατασκευάζουμε ένα διάλυμα Δ όγκου 1L, στο οποίο περιέχονται 1mοℓ ΗΑ, 1mοℓ ΗΒ και 1mοℓ ΝαΒ. Να βρεθεί το pΗ του διαλύματος Δ καθώς και ο βαθμός ιοντισμού του οξέος ΗΑ στο διάλυμα αυτό.
Θεωρείστε ως δεδομένο ότι ισχύουν οι γνωστές …
Η συνέχεια στο Blogspot.
ή
Διονύση η θέση μου συνοπτικά (πριν μελετήσω την ανάρτησή σου).
Διονύση το πρόβλημα ξεκινά από το διάλυμα Υ.
Αν Κα2=10-7 τότε α=0 και αν Κα2<10-7 τότε α<0.
Το διάλυμα Δ θα το δω αργότερα. Τρέχουν πολλά…
Καλησπέρα Πολυνίκη.
Κάνε αναναίωση στο αρχείο, αφού πρόσθεσα κάτι στο τέλος.
Διονύση συμφωνώ ότι το πηλίκο [Α-]/C έχει νόημα αλλά με βάση τον ορισμό του βαθμού ιοντισμού πρέπει να πού y/C γιατό το y είναι αυτό που προέρχεται καθαρά απο τον ιοντισμό του ΗΑ ενώ το Α- απο την αντίδραση(είναι κοινό ιόν). Με την ίδια λογική γιατί να μην κάνουμε το ίδιο όταν εξουδετερώνουμε το ΗΑ μερικώς με ΝαΟΗ. Πάλι θα μπορούσαμε να πούμε α=[Α-]/C δείχνοντας το ίδιο πράγμα που αναφέρεις στο σχόλιο. Όμως λέμε α=[Η3Ο+]/C γιατί το Α- το θεωρούμε κοινό ιόν και ότι η ποσότητά του δεν προέρχεται απο τον ιοντισμό του οξέος. Δηλαδή πιστεύω πως στη σχέση α=χ/c πρέπει το χ να προέρχεται καθαρά απο τον ιοντισμό και όχι απο άλλες αντιδράσεις. Καταπληκτική πάντως η δουλειά σου!
Γεια σου Άγγελε.
Στο τελευταίο σχόλιο, δείχνω μια εναλλακτική αντιμετώπιση και λύση (άσχετα το πώς την αντιμετωπίζουμε συνήθως…) χωρίς να υπάρχει καμιά ενδιάμεση αντίδραση, απλά θεωρώντας μετατοπίσεις χημικών ισορροπιών.
Δεν έχω να προσθέσω κάτι επιπλέον.
Κατά τα άλλα, περιμένω τις τοποθετήσεις και άλλων φίλων χημικών…
Διονύση εκπληκτική η ανάρτησή σου. Αυτό που θέλω να επισημάνω είναι αυτό ακριβώς που λες στο τέλος. Ότι, τελικά, μία γενική αντιμετώπιση τέτοιων προβλημάτων όπου έχουμε πολλές ισορροπίες είναι να καταστρώνουμε εξισώσεις με βάση τις σταθερές ιοντισμού των ηλεκτρολυτών (Κα, Κβ, Κw), την αρχή διατήρησης της μάζας και την αρχή διατήρησης του ηλεκτρικού φορτίου. Λύνοντας το σύστημα των εξισώσεων βρίσκουμε αυτό που θέλουμε. Ανάλογη λύση μπορεί να προκύψει π.χ. και για διάλυμα άλατος που υδρολύονται και τα δύο ιόντα του ή για διάλυμα πολυπρωτικού οξέος ή για διάλυμα αμφιπρωτικού ιόντος (π.χ. ΗCO- , HS- κ.τ.λ.) και γενικά για οποιοδήποτε διάλυμα θεωρώ. Το πρόβλημα είναι η αλγεβρικά δύσκολη επίλυση ενός συστήματος πολλών εξισώσεων και βέβαια ότι σε επίπεδο λυκείου δε χρησιμοποιούνται τέτοιου είδους λύσεις. Μήπως θα έπρεπε; Η λογική είναι σχετικά απλή, κατανοητή και προσφέρει κοινή αντιμετώπιση σε πολλά "δύσκολα" προβλήματα. Μήπως πρέπει να το ξανασκεφτούμε;
Παραπάνω εννοώ το HCO3– φυσικά ως αμφιπρωτικό ιόν…
Καλημέρα συνάδελφοι.
Άγγελε ο τύπος που αναφέρεις (α=[Η3Ο+]/C) δεν είναι ο ορισμός του α. Απλώς ισχύει ως ισότητα σε ορισμένες περιπτώσεις. Για να καταλάβουμε καλύτερα τι εννοεί ο καθένας μας ας αναφερθούμε στο διάλυμα Δ του Διονύση. Η θέση μου είναι ότι για το ΗΑ α=1/3 και για το ΗΒ το α έχει πρόβλημα ορισμού. Η δική σου θέση;
Διονύση έκανες για το Δ δύο περίτεχνες λύσεις, λίγο ‘‘ανορθόδοξες’’ αλλά επιστημονικά ορθές, για να δείξεις ότι η δεύτερη εκδοχή για το α δεν έχει νόημα. Μα δεν έχει νόημα από την αρχή. Πώς προέκυψε ως εκδοχή;
Θοδωρή και Πολυνίκη, καλημέρα.
Την δεύτερη λύση, πράγματι δεν την προτείνω ως έναν τρόπο αντιμετώπισης του προβλήματος.
Αλλά σαν μια λύση η οποία πρέπει να γίνει αποδεκτή ως επιστημονικά ορθή.
Αλλά αν αυτό ισχύει, τότε δεν θα εμφανιστεί πουθενά να έχει διαμορφωθεί μια ισορροπία μετά από χημική αντίδραση, όπως ήθελε ο Άγγελος στο θέμα που έθεσε σε συζήτηση.
Αλλά τότε δεν μπορεί να υπάρχει κάποιο ερώτημα που να εκφράζει κάτι αντικειμενικά και το οποίο να έχει μία και μόνη απάντηση, ανεξάρτητα του τρόπου που ο μαθητής θα δουλέψει το μαθηματικό μέρος με τον α ή β τρόπο.
Θοδωρή, δεν ξέρω τι θα περιέχει το νέο αναλυτικό πρόγραμμα όταν οι ώρες γίνουν 6, αλλά προς το παρόν, νομίζω ότι ασκήσεις όπως το pΗ διαλύματος ΝαΗCΟ3, ξεφεύγουν από το σημερινό επίπεδο διδασκαλίας. Μπορεί η πρώτη λύση που έδωσα παραπάνω, (με αντίδραση του οξέος με το αλάτι και η μελέτη τελικά των ισορροπιών), να είναι λίγο πολύ «χαρτοχημεία», ενώ ο 2ος τρόπος πολύ πιο ουσιαστικός, αλλά για τους μαθητές, μάλλον ο πρώτος τρόπος είναι σήμερα μονόδρομος.
Πολυνίκη απο τη στιγμή που στον ιοσντισμό το ΗΑ γράφουμε στη στήλη ιοντίζονται -y τότε πρέπει να γράψουμε α=y/c. Τώρα το τι νόημα έχει το πηλίκο αυτό? Ότι δείχνει ο βαθμός ιοντισμού. Δηλαδή πόσα οξώνια και Α- παράγονται μόνο απο τον ιοντισμό του ΗΑ. Όταν αναφέρθηκα ότι α=[Η3Ο+]/C προφανώς εννοώ περιπτώσεις όπου τα Η3Ο+ προέρχονται μόνο απο τον ιοντισμό του ΗΑ (δεν είναι δηλαδή κοινό ιόν). Τώρα αν το πηλίκο [Α-]/C έχει μεγαλύτερη αξία είναι άλλο θέμα. Το θέμα είναι τι είναι σωστό να υπολογίσουμε ως βαθμό ιοντισμού. Εδώ το ΗΑ αντιδρά με ΝaB και παράγεται NaA (δηλαδή Α-). Γιατί διαφέρει η περίπτωση που το ΗΑ αντιδρά με NaOH και παράγονται επίσης Α-. Γιατί στην πρώτη περίπτωση μπορούμε να πούμε α=[Α-]/C ενώ ατην δεύτερη δεν μπορούμε? Το να γράφουμε α=[Α-]/C ταυτόχρομα θεωρούμε ότι το Α- προέρχεται μόνο απο τον ιοντισμό του ΗΑ. Είναι αυτό σωστό τη στιγμή που τα περισσότερα Α- προέρχονται απο την αντίδραση ΗΑ+ΝαΒ? Επίσης να πώ ότι σε λυκειακό επίπεδο κάνουμε τις αντιδράσεις μοριακά και όχι ιοντικά. Δεν διαφωνώ με την πρόταση του Θοδωρή αλλά θέλει πολλα πράγματα για να γίνει (καινούριο σχολικό βιβλίο και πολύ πιο αναλυτικό, καινούριοι ορισμοί …)
Καλησπέρα Άγγελε. Θα προσπαθήσω να διευκρινήσω λίγο τη θέση μου.
Σε ένα αραιό διάλυμα ασθενούς οξέος ΗΑ ο βαθμός ιοντισμού είναι α=[A−]/C.
Ισχύει όμως [A−]/C≈ [Η3Ο+]/C άρα μπορούμε να γράψουμε α=[Η3Ο+]/C. Αν αραιώσουμε αρκετά το διάλυμα τότε ο αυτοϊοντισμός του νερού δεν είναι αμελητέος άρα [A−]≠ [Η3Ο+] επομένως α=[A−]/C αλλά όχι α=[Η3Ο+]/C.
Όπως είπα και στο αρχικό μου σχόλιο συνοπτικά σε ένα διάλυμα ΗΑ είτε προσθέσουμε ΗCl είτε NaOH είτε ΗΒ είτε ΝaB είτε ΗB-NaB δεν έχουμε κανένα πρόβλημα να υπολογίσουμε τον α. Αν όμως προσθέσουμε NaA τότε ο ορισμός δεν μας καλύπτει.
Λες Άγγελε:
«Εδώ το ΗΑ αντιδρά με ΝaB και παράγεται NaA (δηλαδή Α-). Γιατί διαφέρει η περίπτωση που το ΗΑ αντιδρά με NaOH και παράγονται επίσης Α-. Γιατί στην πρώτη περίπτωση μπορούμε να πούμε α=[Α-]/C ενώ στην δεύτερη δεν μπορούμε?»
Δεν είπα κάτι τέτοιο. Και στις δύο περιπτώσεις μπορούμε να υπολογίσουμε τον α.
Πολυνίκη παρερμηνεύεις αυτά που γράφω. Βέβαια η συζήτηση αυτή θα ήταν καλύτερα να γίνει απο κοντά αλλά αφού αυτό δεν είναι εφικτό…. Το ίδιο πράγμα λέμε για τον ορισμό του α. Είναι α=χ/C όπου χ το ΗΑ που ιοντίζεται. Καταρχήν νομίζω έχει νόημα να μιλάμε μονό όταν C>10^-6 οπότε να μην λαμβάνεται υπόψι ο αυτοιντισμός του νερού. Όταν τα οξώνια προέρχονται μόνο απο τον ιοντισμό του ΗΑ τότε ισχύει α=Η3Ο+/C (π.χ σε διάλυμα ΗΑ ή σε διάλυμα ΗΑ/ΝαΑ) ενώ όταν το Α- προεκύπει μόνο απο τον ιοντισμό ισχύει α=Α-/C (π.χ σε διάλυμα ΗΑ ή σε διάλυμα ΗΑ/ΗΒ). Προφανώς σε περιπτώσεις όπου τα οξώνια δεν προέρχονται μόνο απο τον ιοντισμό του ΗΑ (π.χ διάλυμα ΗΑ/ΗΒ) δεν ισχύει α=Η3Ο+/C και όταν τα Α- δεν προέρχονται μόνο απο το ΗΑ (π.χ σε διάλυμα ΗΑ/ΝαΑ) δεν ισχύει α=Α-/C. Στην περίπτωση διαλύματος ΗΑ/ΗΒ/ΝαΒ προφανώς τα Η3Ο+ δεν προκύπτουν μόνο απο το ΗΑ αλλά θεωρώ ούτε τα Α-. Γιατί τα Α- προήλθαν και απο την αντίδραση ΗΑ + ΝαΒ όπως το ίδιο συμβάινει σε κάθε αντίδραση του ΗΑ με βάση. Άρα στο διάλυμα αυτό δεν ισχύει ούτε α=Η3Ο+/C ούτε α=Α-/C . Αλλά ισχύει α=y/C οπου y το ΗΑ που ιοντίζεται ή αν θέλετε τα Η3Ο+ ή Α- που παράγει μόνο ο ιοντισμός του ΗΑ (όχι τα ολικά) και C η συγκέτρωση του ΗΑ μετά την αντίδραση ΗΑ + ΝαΒ. Πιστέυω η θέση μου να είναι πιο ξεκάθαρη τώρα. Περιμένω τη θέση και άλλων χημικών. Θα ανεβάσω και ένα σχετικό θέμα για να δείξω καλύτερα τη θέση μου στο θέμα.
Καλησπέρα Άγγελε.
Αν κατάλαβα καλά θέτεις θέμα ''καταγωγής'' των A−;