by Σε ορισμένα βιβλία χημείας αναφέρεται ότι για το νερό στους 25 οC pKa = 15,7 ή ότι Ka = 2.10-16. Σε άλλα ότι pKa = pKw = 14. Σύμφωνα με όσα περιγράφονται παρακάτω θα πρέπει να ισχύει το δεύτερο. (Η ευθύνη της μετάφρασης του κειμένου από τα αγγλικά είναι δική μου).
Η pKa του ιόντος Na+: Μια πειραματική απόδειξη ότι η pKa του νερού δεν μπορεί να είναι 15,7.
Είναι κοινή πρακτική να αγνοείται η μεταβολή του pH που προκαλείται από την προσθήκη NaCl σε υδατικά διαλύματα. Αυτό ισχύει για το ιόν Cl– (pKb ≈ 20) επειδή είναι πολύ ασθενέστερη βάση από ό,τι είναι το νερό. Ισχύει όμως το ίδιο για το ιόν Na+, το οποίο έχει pKa = 13,9;
Αν θεωρούσαμε ότι η pKa του νερού είναι 15,7 τότε το ιόν Na+ θα ήταν πάνω από 60 φορές ισχυρότερο οξύ από ό,τι είναι το νερό. Αν αυτό συνέβαινε, ένα διάλυμα NaCl 0,1 Μ θα είχε pH κατά περίπου 0,5 μονάδες κάτω από το pH του καθαρού νερού. Σε αυτήν την περίπτωση δεν θα μπορούσαμε να αγνοήσουμε τη μεταβολή του pH που προκαλείται από την προσθήκη ιόντων Na+ στο νερό.
Ωστόσο, αν θεωρήσουμε ότι η pKa του νερού είναι 14,0 τότε το ιόν Na+ είναι μόνο 1,3 φορές πιο ισχυρό οξύ από το νερό και η μείωση του pH που προκαλείται από το προστιθέμενο Na+ μπορεί να αγνοηθεί στις περισσότερες περιπτώσεις. Αυτή είναι η κοινή εμπειρία όλων όσων έχουν μετρήσει το pH ενός διαλύματος NaCl και η προσδοκία όλων όσων έχουν σκοπό να παρασκευάσουν διάλυμα NaCl.
Πηγή:
https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Supplemental_Modules_(Organic_Chemistry)/Fundamentals/What_is_the_pKa_of_water
Θοδωρή καλημέρα. Δύσκολο θέμα έπιασες. Απλά να αναφέρω δύο πράγματα:
(α) Η τιμή pk= 15,7 προκύπτει αν διαιρέσουμε το 10^-14 (θερμοδυναμική τιμή) με τη συγκέντρωση του νερού 55,53Μ. (Λανθασμένη επιλογή).
(β) Διεξοδική ανάλυση του θέματος μπορεί να βρει κάποιος στο εξαιρετικό άρθρο: Confusing Quantitative Descriptions of Brønsted Lowry AcidBase Equilibria in Chemistry Textbooks HELVETICA CHIMICA ACTA, Vol. 97, 2014. Στο άρθρο αυτό εξετάζεται και η χρήση μονάδας μέτρησης για την παρουσίαση των σταθερών ισορροπίας – καθολική επιλογή στη ΤΘΔΔ, αλλά όχι στις πανελλαδικές εξετάσεις.
Ενδιαφέροντα θέματα.
Καλησπέρα Δημήτρη. Ναι δύσκολο θέμα αλλά το προσέγγισα λίγο ¨περιφερειακά” όπως είδες! Χαχα! Αν ρίξεις μια ματιά στην πηγή που αναφέρω θα δεις ότι πρώτο-πρώτο έχει το άρθρο που αναφέρεις μεταξύ αρκετών άλλων.
Καλησπέρα κύριε Θοδωρή. Σύμφωνα με τη θεωρία του σχολικού βιβλίου έχουμε:
Η2Ο +Η2Ο <—>ΟΗ- +Η3Ο+
Έτσι για το νερό ως οξύ έχουμε: Κα[Η2Ο]=[ ΟΗ-][ Η3Ο+]=ΚW Άρα Κα=(18/1000)10-14
ή Κα=2∙32∙10-17 και pΚα=-log2∙32∙10-17 =17-log2-2log3=17-0,3-2∙0,48=15,74
Υστερόγραφο: Μπορεί να μην αρέσει η εμμονή μου στο σχολικό βιβλίο. Τα έχει όλα σωστά ; Απαντώ πως όχι. Οι πανελλήνιες εξετάσεις όμως ΠΡΕΠΕΙ να είναι με βάση αυτό.
ΚΑΛΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑ!
Κύριε Παπαστεργιάδη καλησπέρα. Θα ήθελα να με λέτε Θοδωρή και, αν μου επιτρέπετε, να σας λέω Θωμά. Καταρχάς να ξεκαθαρίσω ότι οι αναρτήσεις που γίνονται στο υλικό δεν έχουν όλες ως άξονα τις Πανελλαδικές Εξετάσεις. Για εμένα τουλάχιστον, το πιο σημαντικό είναι η επιστημονική γνώση και αυτήν προσπαθώ να ανακαλύψω και, όσο μπορώ, να υπηρετήσω. Οπότε, ας εστιάσουμε στην επιστημονική γνώση, ανεξάρτητα από το αν διάφορες πτυχές αυτής μπορούν ή όχι να αποτελέσουν αντικείμενο εξέτασης στις Πανελλαδικές. Πέρα από αυτό, νομίζω ότι η Ka του νερού δεν αναφέρεται ούτε χρησιμοποιείται κάπου στο σχολικό βιβλίο. Βέβαια η εξαγωγή της προκύπτει με βάση το σκεπτικό που αναφέρατε, με βάση όμως τη βιβλιογραφία που παρουσίασα αυτό το σκεπτικό φαίνεται να είναι λανθασμένο και ήθελα αυτό να το επισημάνω.
Καλησπέρα! Προσωπικά συμφωνώ απόλυτα με τον κύριο Βαχλιωτη ότι σκοπός μας είναι να αναδεικνύουμε το επιστημονικά ορθό και όχι το λανθασμένο του βιβλίου… αυτος είναι και ο σκοπός του δικτύου…. γιατί και στις φετινές πανελλαδικές στην φυσική σε ερώτημα πολλαπλής, τέθηκε ερώτημα που επιδεχοταν ως σωστή την απάντηση του βιβλίου, όμως αυτή επιστημονικά ήταν λανθασμένη!! Επίσης η Κα του νερού δεν αναφέρεται πραγματι στο σχολικό βιβλίο!
Φίλε Θωμά καλησπέρα. Κατέληξες ότι pka(H2O) = 15,7, οπότε pkb(H2O)=-1,7. Αν όμως υπολογίσουμε την pkb(H2O) με την ίδια αντίδραση καταλήγουμε στα ακριβώς αντίθετα αποτελέσματα. Οπότε τελικά pka(H2O) είναι 15,7 ή -1,7;
Καλησπέρα και πάλι. Δημήτρη πως προκύπτει ότι pKb=-1,7 για το νερό; Αυτό που γράφεις ισχύει για συζυγές ζεύγος οξέος-βάσης. Δηλαδή θα πρέπει η pKb(OH-) = -1,7. Έτσι δεν είναι; Ενώ αν pKa(H2O)=14 τότε pKb(OH-)=0.
Έχεις απόλυτο δίκιο Θοδωρή. Κάτι σκέφθηκα, το οποίο ίσως είναι λάθος και έγραψα στα γρήγορα. Άκυρη η ερώτηση. Αν καταφέρω να το σχηματοποιήσω σωστά, και αν είναι σωστό αυτό που σκέφτομαι, θα επανέλθω. Ευχαριστώ για τη διόρθωση.
Θοδωρή την καλησπέρα μου! (Όπως διαπιστώνεις εύκολα , ενέδωσα στην προτροπή σου, το θέλω και εγώ. χα! χα!) Γράφεις: νομίζω ότι η Ka του νερού δεν αναφέρεται ούτε χρησιμοποιείται κάπου στο σχολικό βιβλίο. Απαντώ: Και το HJO2 μπορεί να μην αναφέρεται στο σχολικό βιβλίο , υποθέτω ότι μπορούμε να γράψουμε τη σχέση που πηγάζει από το νόμο ισορροπίας και είναι ΚC=([H3O+][JO2-])/([H2O][HJO2]) από την οποία προκύπτει και η σταθερά ιοντισμού Ka του οξέος, ως εξής: Κc∙[H2O]= Κa=[H3O+][JO2-]/[HJO2]
Αναφέρεται ή όχι η χημική εξίσωση, που εκφράζει τον ιοντισμό μονοβασικού οξέος ΗΑ
ΗΑ+ Η2Ο <->Η3Ο+ + Α- και συνέχεια δίνει ή δεν δίνει τη σχέση
Κa=[H3O+][Α-]/[HΑ] ;;;
Αντίστοιχα λοιπόν για το νερό ως μονοβασικό ασθενές οξύ(ΗΟΗ) για τον ιοντισμό του έχουμε:
ΗΟΗ+ Η2Ο <->Η3Ο+ + ΟΗ- και κατά συνέπεια Κa(Η2Ο)=[H3O+][ΟΗ-]/[HΟΗ] και όπως σωστά γράφεις το νερό ως οξύ έχει συζυγή βάση το ΟΗ- και όχι το Η2Ο!!
Ένας μαθητής μου πρόσφατα μου δώρισε ένα βιβλίο και τον ευχαριστώ πολύ. Πέρασε μάλιστα και στο χημικό τμήμα Θεσσαλονίκης. Το βιβλίο λοιπόν ήταν του αείμνηστου καθηγητή Κ. ΧΡΗΣΤΟΜΑΝΟΥ. (Το άτομο αυτό είχε διατελέσει και πρύτανης και εκτός των άλλων είχε προσδιορίσει την Αr (τότε το Α.Β) στοιχείου. Το ενδιαφέρον είναι αλλού. Έγραφε λοιπόν:
PO4 Η3 φωσφορικόν οξύ (Το 3 και 4 εκθέτες ) Και σε ερωτώ υπήρχε επιστημονικό λάθος;
Φυσικά ΟΧΙ. Το 1894 αυτή ήταν η συμφωνία για την γραφή Μ.Τ. Ερχόμενος στο σήμερα επιμένω στο σχολικό βιβλίο γιατί η μαθήτρια /ο μαθητής αλλά και η καθηγήτρια/ο καθηγητής πρέπει να έχουν κοινή αφετηρία και αυτή είναι το σχολικό βιβλίο. Αυτό δεν σημαίνει ότι καταργούνται όλα τα άλλα βιβλία! Άλλωστε και εγώ έχω γράψει βιβλίο το 1992 , συμμετείχα στην συγγραφή του ψηφιακού βοηθήματος χημείας και ετοιμάζω το επόμενο δίτομο με τίτλο <ΔΙΔΑΣΚΟΝΤΑΣ ΤΗ ΧΗΜΕΙΑ ΣΤΗ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ> Οδηγός εκπαίδευσης και διδασκαλίας.
Τώρα εκτιμάς ότι τα σχόλια που έγιναν ή που ΔΕΝ έγιναν στα θέματα των πανελληνίων φέτος από συναδέλφους στο υλικονέτ μέσα σε 6 σελίδες στηρίχθηκαν στην επιστημονική γνώση που αναζητάς;;; Μετά την τοποθέτησή σου , αν υπάρξει θα μάθεις και την δικιά μου γνώμη.
ΚΑΛΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑ!
Φίλε Θωμά καλημέρα. Σωστά είναι αυτά. Ωστόσο παραμένει ένα αναπάντητο ερώτημα. Η συγκέντρωση του Η2Ο ως οξύ γιατί είναι 55,5 Μ; Φαντάζομαι ότι ένα μόριο νερού ή θα είναι οξύ ή θα είναι διαλύτης. Και τα δύο δεν γίνεται. Αν γίνεται πρέπει να ξέρουμε πώς συμβαίνει αυτό, ενώ αν δεν γίνεται ο υπολογισμός της Κα του νερού δεν έχει την τιμή που δίνεις.
Οι σταθερές ισορροπίας όλων των αντιδράσεων υπολογίζονται θερμοδυναμικά,
Για το θέμα του νερού οι υπολογισμοί δίνουν αυστηρά pk=14.
Μου διέφυγε,
Καλημέρα σε όλες και όλους και καλό υπόλοιπο καλοκαιριού.
Δημήτρη καλημέρα.
Βάζοντας τη συγκέντρωση του νερού 55,5Μ στη σταθερά ισορροπίας τότε θεωρούμε ότι όλη αυτή η συγκέντρωση του νερού συμμετέχει στην αντίδραση ιοντισμού το οποίο φυσικά δεν ισχύει.
Το νερό είναι ο διαλύτης κα ένα πολύ μικρό ποσοστό ιοντίζεται.
Στα 200 εκατομμύρια μόρια νερού ένα μόνο μόριο ιοντίζεται (σχολικό βιβλίο).
Άρα το νερό είναι ο διαλύτης και συνεπώς η συγκέντρωση του είναι ίση με τη μονάδα στη σταθερά ισορροπίας.
Για σου Ευθύμη. Επειδή κάπου σε έχασα. Στην ανάρτησή σου όπου γράφεις ότι η συγκέντρωση του διαλύτη είναι ίση με τη μονάδα, αναφέρεσαι στη θερμοδυναμική σταθερά και όχι στη σχέση που παρουσιάζει ο Θωμάς. Σωστά;
Ναι