Question

53. Solutiile următorilor 5 compuşi au aceeaşi molaritate. Ordinea corectă a creşterii valorilor
de pH ale soluțiilor compuşilor este următoarea:
A. CH3COOH < HCI < NaCl < NH3 < KOH
B. KOH < NH3 < NaCl < CH3COOH < HCI
C. HCI < CH3COOH < NaCl < NH3 < KOH
D. HCI < CH3COOH < NH3 < KOH < NaCl
E. CH3COOH < HCI < KOH < NaCl < NH3 raspunsul este C știu dar vreau și o explicație .

Answer 1

Răspuns: Încerc, să vă explic, așa cum înțeleg, fenomenele ce au loc la dizolvarea substanțelor din enunț, în apă, cu formarea de soluții, al căror pH este diferit, deși soluțiile au aceeași concentrația molară!

Punctul C este adevărat, din motive bazate, în general pe: a) natura legăturilor chimice din substanțele respective, inclusiv apa-solvent :ionice, covalente polare și nepolare; b) structura moleculei de amoniac, respectiv a acidului acetic; c) efectul de nivelare al apei solvent; c) conceptele de ionizare și de echilibru chimic; d) reacția de hidroliză;e) conceptele de pH, pOH.

Deci, avem explicațiile pentru ordinea creșterii pH-ului soluțiilor acestor substanțe din răspunsul C, astfel:

Explicație:

1) Punem pe scara de pH, valori aproximative de pH, pentru soluțiile respective (pe baza practicii de laborator) și constantele de aciditate, sau de bazicitate,  în ordinea creșterii pH-ului , din răspunsul C. Observăm cum variază aciditatea. Scara de pH, se referă la variația concentrației molare a ionilor de H(+) din soluțiile respective:

sol.HCl-------sol.CH3COOH       sol. NaCl----------so.NH3...........sol.KOH

pH:0...1.........................3...........................7.........................10.................12.......14,

                                Ka=1,8.10⁻⁵..........KH₂O=10⁻¹⁴..........Kb=1,8.10⁻¹⁴.....  

 ← Creste aciditatea soluțiilor de la KOH la HCl.

   Scara de pOH este inversă, ea se referă la variația concentrației molare a ionilor OH(-) din soluțiile respective:

→ Crește concentrația ionilor de OH(-), deci alcalinitatea (bazicitatea) soluțiilor de la HCl la KOH.

2)Încercăm să explicăm valorile pH-ului soluțiilor cu reacțiile de ionizare, structura chimică, atracții electrostatice, etc.

a) HCl  are legătura chimică H-Cl  covalentă polară, iar molecula de HCl este un dipol, care se rupe ușor sub atracția sarcinilor parțial electrice din  moleculele de apă, care sunt și ele dipol.

H-Cl în soluție apoasă =H(+) +Cl(-)

ionul H⁺ nu poate exista liber: H⁺+H₂O →H₃O⁺

În soluție apoasă de HCl va exista ionul H₃O⁺, care este cel mai tare.

H⁺-Cl⁻ +    H⁺-:OH⁻       =   H₃O⁺     + Cl⁻

acid1 tare   bază2 slabă   acid2 tare   bază2 slabă  

pH-ul =-lg CM de H(+)=-lgCM de HCl dizolvat              

b) Acidul acetic, substanță organică CH₃COOH; pe baza practicii este considerat un acid slab, are constanta de aciditate, de mai sus Ka.

Înseamnă că acest acid dizolvat în apă, nu ionizează total în ionii: acetat și hidrogen, soluția sa va conține acid acetic nedizolvat, ionii acetat, hidroniu și ionii din autoionizarea apei.

CH₃COOH dizolvat în H₂O = CH₃COO⁻⁻⁻ + H⁺

H⁺ de la acid + H₂O (solvent) = H₃O⁺

Rezultă: CH₃COOH + H-OH     =   CH₃COO⁻ +  H₃O⁺

                  acid1slab    bază2tare       bază1 tare    acid2  tare

Explicația, ar fi din structura chimică a moleculei acidului acetic:

CH₃ este o grupare respingătoare de e⁻-→C=O⁻

                                                                      I

                                                                      O⁻ - H

Legătura O-H din gruparea carboxil slăbește și  cedează H sub acțiunea apei. Dar, se pare că nu toate moleculele de acid acetic ajung la acestă stare, fiindcă apare și o stare de stabilitate, cu instaurarea unui echilibru chimic.

pH soluție= -lg CM ioni H₃O⁺ liberi=-lg( √Ka.CM CH₃COOH neionizat), dacă neglijăm ionizarea apei.

c) NaCl. Avem o sare anorganică, din acidul tare HCl și baza tare NaOH.

Când se dizolvă în apă, au loc reacțiile chimice de ionizare:

NaCl dizolvat=Na⁺ + Cl⁻

H₂O solvent=H⁺+OH⁻

Ionii de Na și Cl sunt neutri acido-bazici,adică nu influențează cu nimic pH-ul apei solvent.

Deci, sarea NaCl se consideră nehidrolizabilă, iar pH-ul soluției este 7, dat de apa, solvent:

pH=-lg K H₂O la 25 grade C. =-lg 10⁻¹⁴

d) NH₃, care în stare gazoasă se dizolvă în apă, fiind foarte solubil. În apă, o parte din amoniacul dizolvat reacționează cu apa, fiindcă N are o pereche de electroni neparticipanți:

:NH₃ + HOH= H :NH₃ (NH₄⁺) + OH⁻

Apa acționează ca un acid slab și se formează ionul OH⁻, care este cea mai tare bază din soluție și va da caracter alcalin.            

Soluția de amoniac în apă conține: NH₃ liber, ionii de HO⁻, ionii de NH₄⁻. Reacția nu este totală, are loc cu stabilirea unui echilibru chimic, explicabil și prin cinetica, termodinamica acestei reacții. Cert este că NH₄OH nu poate fi izolat, o explicație ar fi și imposibilitatea să existe 5 covalențe la N (vezi structura moleculei de amoniac).

C M de ioni OH⁻din soluția amoniac=√Kb. C M NH₃ nereacționat

pOH=-lg CM OH(-) și pH-ul soluției=14-pOH

e) KOH dizolvat în apă, ionizează total:

KOH soluție apoasă →K⁺ + OH⁻

Întreaga cantitate de KOH se va găși în soluție sub formă de ioni K și OH, raport molar: 1:1: 1 și ionul OH(-) format va da pH alcalin soluției. Din ionizarea apei se produce o cantitate mică de ioni OH(-)/

C M ioni OH⁻ din soluție=CM KOH dizolvat

pOH=-lgCM KOH; pH=14-pOH.

Specialiștii afirmă că nu există practic o ionizare de 100%, dar nu existî momentan metode de măsurare și acceptăm ideea de 100%.

Nu știu, dacă ați așteptat aceste explicații, dar sper să vă ajute.