by 
Δημοσιεύτηκε από το χρήστη Αντώνης Μπαλτζόπουλος στις 2 Μάιος 2012 στις 16:10 στην ομάδα Χημεία Γ΄Λυκείου
… για ελάχιστους μαθητές ….
Σε δ/μα όγκου V = 2 L που περιέχει ΝΗ4Α με συγκέντρωση 0,2 Μ , προσθέτω – χωρίς μεταβολή όγκου – 0,2 mol NH3.
- Να βρεθεί το pH του τελικού δ/τος.
- Να βρεθεί ο βαθμός ιοντισμού της ΝΗ3 στο τελικό δ/μα.
- Να βρεθεί το πλήθος mol ΗΑ στο τελικό διάλυμα.
Δίνεται : KW = 10-14 , για το οξύ ΗΑ : Κα = 10-4 , για την ΝΗ3 : Κβ = 2*10-5
[ 9 – 8*10-5 – 4*10-6 mol ]
Η ίδια άσκηση διατυπωμένη αντίστροφα ( και πιο δύσκολη )
Ένα διάλυμα HCOOH έχει συγκέντρωση 0,1 Μ και όγκο 1 L.
i. Πόσα mol NH3 πρέπει να προσθέσω – χωρίς μεταβολή όγκου – ώστε να προκύψει διάλυμα με pH=5 ;
ii. Πόσα mol NH3 περιέχει το τελικό διάλυμα
iii. Ποιος είναι ο βαθμός ιοντισμού του HCOOH στο τελικό διάλυμα;
Δίνονται οι σταθερές ιοντισμού : ΚHCOOH=KNH3=10-5
[ 0,05 mol – 5*10-6 – 10-4 ]
Ωραίες ασκήσεις και οι δυο Αντώνη. Εγω προτιμώ πάντως τη 2η εκδοχή
Το ιδιαίτερα ενδιαφέρον με αυτές τις ασκήσεις θεωρώ ότι είναι ότι ισχύει η εξίσωση Henderson-Hasselbalch, παρά το ότι το ανιόν του άλατος NH4A και το κατιόν του άλατος HCOONH4 προέρχονται από ασθενές οξύ και ασθενή βάση αντίστοιχα.
Δείτε τη λύση τους
…. και μια πιο ( ???? ) “λυκειακή” λύση της άσκησης 1 στο συνημμένο.
Αντώνη πρέπει πρώτα να εξετάσεις αν γίνεται η η αντίδραση που προκύπτει με την πρόσθεση των τριών αντιδράσεων (των δύο “υδρολύσεων” και της αλληλοδέσμευσης των οξωνίων με τα υδροξείδια). Εδώ τυχαίνει και βγαίνει το ίδιο αποτέλεσμα. Αν η συνολική αντίδραση δεν είχε μικρή τιμή στη σταθερά της, τότε θα είχαμε διαφοροποίηση των συγκεντρώσεων αμμωνίας, αμμωνίου, ΗΑ και Α. Πάρε για παράδειγμα το κυανιούχο αμμώνιο. Αν είχαμε προσθέσει και κάποια ποσότητα αμμωνίας, τότε η συγκέντρωση του αμμωνίου είναι μικρότερη από την αρχική, αλλά και η συγκέντρωση της αμμωνίας μεγαλύτερη της προστιθέμενης.
Έχω γράψει (αφού έχεις διαβάσει όλα όσα γράφω) ότι προσέχουμε να κάνουμε πρώτα την αντίδραση με τη μεγαλύτερη σταθερά (όπως στην περίπτωση που “υδρολύονται” και τα δύο ιόντα) ή στην περίπτωση που αλληλοδεσμεύονται τα οξώνια με τα υδροξείδια, ή στην περίπτωση της υδρόλυσης των ανιόντων θείου (σταθερά = 0,1) και μετά πραγματευόμαστε τις άλλες σταθερές. Αν αυτές έχουν μικρή τιμή δε χρειάζεται να κάνουμε εκ νέου ιοντισμούς και διαστάσεις. Αυτό ακολουθείται και σε πιο σύνθετες και σε πολύ πιο σύνθετες περιπτώσεις που υπερβαίνουν τα προβλήματα που συζητάμε.
Γνώμη μου είναι να μην τα αναφέρουμε στους μαθητές μας, αλλά ούτε και να προσπαθούμε να τα προσεγγίζουμε με τα λυκειακά δεδομένα, γιατί η κάθε περίπτωση είναι ειδική. Αν αλλάξει μία παράμετρος, αλλάζουν άρδην όλα, όπως εδώ που ασχολούμαστε με αλάτι του οποίου είναι και τα δύο ιόντα ασθενείς ηλεκτρολύτες (αφού είναι χαρακτηριστικά ιόντα ασθενών ηλεκτρολυτών), αλλά επιπλέον προσθέτουμε και ποσότητα ασθενούς ηλεκτρολύτη.
Καλή συνέχεια
Γεώργιος Βαρελάς είπε:
… αδυνατώ να σε καταλάβω . Τα πράγματα στα μάτια μου είναι απείρως πιο απλά από όλα όσα περιγράφεις .
Η αντίδραση ΝΗ4Α + ΝΗ3 δεν πραγματοποιείται γιατί δίνει τις ίδιες ουσίες στα προιοντα ( ΝΗ4Α + ΝΗ4ΟΗ –> ΝΗ4Α + ΝΗ4ΟΗ ) ακόμα και εάν το Α είναι το CN.
.
Εγώ ακολουθώ άλλη μεθοδολογία ( παρόμοιας λογικής ) αλλά τα περιγράφω όλα ( είμαι της άποψης ότι τα μαθηματικώς αδιάφορα δεν είναι και χημικώς αδιάφορα ) και αυτό με προστατεύει από πολλές κακοτοπιές. Ο έλεγχος για αντίδραση μεταξύ των προστιθέμενων ουσιών είναι πρωταρχικής σημασίας .
Τό ότι τα διαβάζω όλα δεν σημαίνει ότι αποδέχομαι όλες τις μεθοδολογίες. ( εφόσον βεβαίως δεν διαφωνώ χημικά ).
Το ότι περιγράφω ( στο χαρτί ) τα φαινόμενα με την “σωστή σειρά” ( ισχυρά – ασθενή – άλατα – υδρολύσεις – ΕΚΙ ) ΚΑΙ ότι προσέχω να μην γράψω τον ιοντισμό μιας ουσίας ενός ζεύγους που έχω ήδη περιγράψει , μου εξασφαλίζει ότι περιγράφω το σωστό τελικό διάλυμα
Είμαι ακριβώς της αντιθετης λογικής. Δεν θεωρώ καμία περίπτωση ειδική. Δεν ψάχνω την “ενοποιημένη θεωρία της ιοντικής ισορροπίας” αλλά εκτιμώ ότι η λογική της είναι μία ( σύνθετη σε πολλές περιπτώσεις αλλά πάντα μία ).
Ο Αντώνης έγραψε:
… αδυνατώ να σε καταλάβω . Τα πράγματα στα μάτια μου είναι απείρως πιο απλά από όλα όσα περιγράφεις .
Αντώνη αυτό δεν κατάλαβες. Πριν να προσθέσεις την αμμωνία πρέπει να δεις το τι γίνεται με το ΝΗ4Α . Αυτό είναι το λεπτό σημείο. Αν γίνεται η συνολική αντίδραση σε μεγάλο βαθμό, τότε μεταβάλλονται οι συγκεντρώσεις των ουσιών. Για παράδειγμα στο κυανιούχο αμμώνιο μένουν περίπου οι μισές (με συγκέντρωσή του μεγαλύτερη από 10-3Μ). Άρα τα πράγματα δεν είναι όπως τα δουλεύουμε π.χ. στο ΝΗ4Cl.
Άρα δεν αναφέρομαι στην αντίδραση της αμμωνίας με αλάτι
Ο Αντώνης έγραψε:
Εγώ ακολουθώ άλλη μεθοδολογία ( παρόμοιας λογικής ) αλλά τα περιγράφω όλα ( είμαι της άποψης ότι τα μαθηματικώς αδιάφορα δεν είναι και χημικώς αδιάφορα ) και αυτό με προστατεύει από πολλές κακοτοπιές. Ο έλεγχος για αντίδραση μεταξύ των προστιθέμενων ουσιών είναι πρωταρχικής σημασίας .
Αντώνη απλώς δεν είχες καταλάβει το προηγούμενο. Οπότε θεωρείς ότι εργάζεσαι σωστά. Όμως έχεις ξεκινήσει λανθασμένα. Άρα πάει όλη η ¨μεθοδολογία” στράφι.
Ο Αντώνης έγραψε:
Το ότι τα διαβάζω όλα δεν σημαίνει ότι αποδέχομαι όλες τις μεθοδολογίες. ( εφόσον βεβαίως δεν διαφωνώ χημικά ).
Αντώνη, επειδή όλα αυτά είναι πρωτόγνωρα στους περισσότερούς μας, δεν είχες εμπεδώσει τη διαφορά από τα καθιερωμένα. Αν τα εμπεδώσεις θα δεις ότι είναι σωστή η μεθοδολογία. Βέβαια το να αμφιβάλλεις για το κάθε τι και να μην το αποδέχεσαι αβρόχοις ποσί, είναι ότι το καλύτερο για ένα επιστήμονα και μπράβο σου.
Ο Αντώνης έγραψε:
Το ότι περιγράφω ( στο χαρτί ) τα φαινόμενα με την “σωστή σειρά” ( ισχυρά – ασθενή – άλατα – υδρολύσεις – ΕΚΙ ) ΚΑΙ ότι προσέχω να μην γράψω τον ιοντισμό μιας ουσίας ενός ζεύγους που έχω ήδη περιγράψει , μου εξασφαλίζει ότι περιγράφω το σωστό τελικό διάλυμα.
Όλα αυτά είναι σωστά αλλά έπρεπε να προηγηθεί ο έλεγχος που ανέφερα με τη συνολική αντίδραση.
Το ξαναγράφω. Αν η σταθερά αυτής της αντίδρασης είχε τιμή ίση με 2 (όπως περίπου στο κυανιούχο αμμώνιο), τότε στη Χ.Ι. θα είχαμε: [αμμώνιο] = 0,2 – x, [αμμωνία] = 0,1 + x, [A–] = 0,2 – x, [HA] = x. Λύνοντας βρίσκουμε x = 0,1, οπότε η συγκέντρωση του αμμωνίου γίνεται 0,1 από 0,2, της αμμωνίας 0,2 από 0,1, άρα δεν εξάγονται τα σωστά αποτελέσματα.
Ο Αντώνης έγραψε:
Είμαι ακριβώς της αντίθετης λογικής. Δεν θεωρώ καμία περίπτωση ειδική. Δεν ψάχνω την “ενοποιημένη θεωρία της ιοντικής ισορροπίας” αλλά εκτιμώ ότι η λογική της είναι μία ( σύνθετη σε πολλές περιπτώσεις αλλά πάντα μία ).
Αντώνη δεν πρέπει να ταλαιπωρούμε τους μαθητές μας. Είναι εξεζητημένα θέματα. Δεν μπορούμε να τα καταλάβουμε εμείς. Τι νόημα έχει να προσπαθήσουμε να τους μεταδώσουμε πληθώρα περιπτώσεων, όταν ακόμη δεν έχουν καταλάβει βασικά πράγματα;
Σχετικά με το ότι η θεωρία – μεθοδολογία είναι μία συμφωνώ. Για τη Φυσική είναι το καθιερωμένο πρότυπο. Όμως εμείς γνωρίζουμε μόνο ένα μικρό κομμάτι της και προσπαθούμε να το εγκαταστήσουμε σαν γενικό. Δεν ξέρουμε τη γενική περίπτωση. Αυτή είναι η διαφορά.
Αν καταλάβεις την περίπτωση αυτή, θα δεις ότι ακόμη και πιο σύνθετες περιπτώσεις δουλεύονται με τον ίδιο τρόπο.
Καλή συνέχεια
Ζητώ συγνώμη που δεν έγραψα στην προ-προηγούμενη καταχώριση (αλλά και στην προηγούμενη) αναλυτικά τις εξισώσεις των αντιδράσεων και αρκέστηκα στην περιγραφή. Μία εικόνα χίλιες λέξεις. Θα γράψω ένα παράδειγμα με το κυανιούχο αμμώνιο, με προσθήκη αμμωνίας για να γίνω (πιο) σαφής.
…. αντιλαμβάνομαι πλήρως το τι γράφεις απλά δεν θεωρώ τυχαίο ότι όλα στο τέλος βγαίνουν – κατά τύχη ? – σωστά .
Τό ότι τα mol ΝΗ4 ή CN δεν είναι στην πραγματικότητα όσα βγαίνουν από τις “μοριακές” συγκεντρώσεις , δεν με ( μας ) απασχολεί αφού τα “συμμορφώνω’ βάζοντας τα στις Κ των ιοντικών ισορροπιών .
Οπως έγραψα και πιο πάνω , διαφωνούμε – εκτιμώ – μόνο από άποψη μεθοδολογίας . Εγώ ξεκινώ “μοριακά”και συμμορφώνω τις συγκεντρώσεις στις Κ , ενώ εσύ πιάνεις από τα μαλλιά την “ιοντική” προσέγγιση του θέματος από την αρχή .
Αυτή η απλοποιημένη προσεγγιση του φαινομένου , επιτρέπει – κατά την άποψη μου – την επίλυση της άσκησης από μαθητές ( μιας που δεν κάνουν τίποτα περισσότερο από τα προβλεπόμενα ) ενώ η δική σου προσέγγιση δίνει μια – ίσως πιο αληθινή – πιο σύνθετη που αμφιβάλω εάν θα μπορούσε να την πλησιάσει μαθητής ( για αυτό τον λόγο αποκάλεσα τον τρόπο πιο “λυκειακό” όχι πιο σωστό )
ΥΓ …. εις μεθαυριον τα σπουδαια
Αντώνη θα γράψω αναλυτικά την περίπτωση του κυανιούχου αμμωνίου για να δεις τη διαφορά. Στο οξικό αμμώνιο η συνολική “υδρόλυση” έχει πολύ μικρή τιμή και δε διαφοροποιούνται τα αποτελέσματα. Ακριβώς μετά έχω λύσει την άσκηση (περιγραφικά) κάνοντας τα ίδια πράγματα με σένα. Απλώς δε χρειάζεται να γράφουμε ξανά τις εξισώσεις ιοντισμών με πολύ μικρές τιμές Κ (και τέτοιες C, ώστε να ισχύουν οι συγκεντρώσεις). Περίμενε να δεις το παράδειγμα που θα γράψω σε λίγο.
Καλή συνέχεια
οκ ….. θα δουλέψω και εγω στο Yridium ένα διάλυμα NH4CN 0.1 M – NH3 0.1 M
Στο Yridium έχουμε τις εξής σταθερές :
Κ=1,8028 * 10^-5 ( για την ΝΗ3 )
Κ=6,2*10^-10 ( για το HCN )
υγ …. Θα ασχοληθώ μετα το ματς ( εαν δεν με χωρίσει η γυναίκα μου ) ή πιο πιθανό από αύριο-μεθαύριο …
Έγραψα στο τέλος:
Το γεγονός ότι έχουμε ίδια αποτελέσματα στην περίπτωση του του και σε πλήθος άλλα άλατα οφείλεται ότι δε γίνεται πρακτικά η (5), οπότε δε μεταβάλλονται οι αρχικές συγκεντρώσεις των ουσιών. Άρα ισχύουν οι προσεγγίσεις του Λυκείου. Στην περίπτωση αυτή δε χρειάζεται να κάνουμε αναλυτικά τους ιοντισμούς και τις διαστάσεις (εμείς όχι οι μαθητές), για να τελειώνουμε μία ώρα αρχύτερα. Αυτό έκανα στις προηγούμενες καταχωρίσεις μου (και θα εξακολουθήσω να κάνω, αφού πραγματευόμαστε τέτοιες εξεζητημένες περιπτώσεις!).
Καλή συνέχεια.
Συνημμένα:
…. το Yridium σε επιβεβαιώνει πλήρως.
Προσομοίωσα την προσθήκη 100 mL δ/τος ΝΗ3 0,2 Μ σε 100 mL διάλυματος ΝΗ4CN 0,2 Μ και προέκυψε χημική ισορροπία με κατανάλωση 0,0006343 mol που οδηγεί σε νέες συγκεντρώσεις [ΝΗ4]=[CN]=0.068285 M
[HCN]=0.031715 M και [ΝΗ3]=0,131715 Μ
η εφαρμογή των παραπάνω συγκεντρώσεων σε κάθε Κ ξεχωριστά δίνει την ίδια τιμή πεχα=9,54 όση ακριβώς δίνει και το Iridium …
Σε ευχαριστώ πολύ.
Αντώνη άνθρωποι είμαστε και λάθη κάνουμε. Ορισμένα λάθη μου τα βρίσκω άλλα δεν τα βρίσκω και περιμένω τα φώτα των συναδέλφων (αλλά και των μαθητών μου). Το Yridium* και κάθε πρόγραμμα είναι εργαλείο κατασκευασμένο από μάς. Προφανώς θα έχει και αυτό κάποια λάθη. Μπορεί να κάνει και το Yridium το λάθος που έκανα (αν έκανα). Απλώς θα ήθελα να διαπιστωθεί και από άλλους (εσένα και άλλους συναδέλφους) η ισχύς ή μη της μεθοδολογίας που ανάπτυξα. Αν ισχύει η μεθοδολογία αυτή, τότε δεν πρέπει να ξεφεύγουμε από τα “καθιερωμένα πρότυπα” του Λυκείου. Ας μάθουν τα παιδάκια μας τα στοιχειώδη (με πολλές παρόμοιες εντός ύλης ασκήσεις) και θα είμαστε ικανοποιημένοι.
*Το Yridium είναι απλό στη χρήση του χε σχέση με προγράμματα μαθηματικών. Εκεί αν δεν ξέρεις πολύ καλά Χημεία (αλλά και Φυσική για τους Φυσικούς), βγάζεις εξωπραγματικά αποτελέσματα. Άρα μη δίνουμε και τόσο βάση στα εργαλεία. Πρέπει να εξετάζουμε αν η εντολή που θα τους δώσουμε υπακούει στους νόμους (Χημείας και φυσικής).
Σε ευχαριστώ με τη σειρά μου, διότι διαπίστωσα ότι πολλά που τα θεωρώ δεδομένα πρέπει να αναλύονται για να πεισθούν και οι άλλοι, αλλιώς δεν είμαι καλός δάσκαλος! (τα κρατάω μόνο για τον εαυτό μου και μπορεί να είναι και λανθασμένα).
Καλή συνέχεια