4. Heikot hapot ja emäkset

Happo-emästasapaino

Heikko happo ja happovakio

  • Heikot hapot protolysoituvat vedessä vain osittain.
  • Heikon hapon HA protolyysi
    • [[$HA\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\ \xrightleftharpoons[]{}\ A^-\left(aq\right)+H_3O^+\left(aq\right)$]]

    • [[$tässä\ A^-\ on\ happoa\ HA\ vastaava\ vastinemäs$]]

    • [[$K=\frac{\left[A^-\right]\cdot\left[H_3O^+\right]}{\left[HA\right]\cdot\left[H_2O^{ }\right]}\ \ \Leftrightarrow\ K\cdot\left[H_2O\right]=K_a=\frac{\left[A^-\right]\cdot\left[H_3O^+\right]}{\left[HA\right]}{,}\ jossa\ K_a\ on\ happovakio$]]
      • Huom! happovakion lausekkeen konsentraatiot ovat tasapainokonsentraatioita

  • Happo on sitä vahvempi, mitä suurempi on sen happovakio (mitä enemän HA luovuttaa protoneita vesimolekyylille)
  • Protolysoitumisaste, α
    • [[$\alpha=\frac{\left[A^-\right]}{\left[HA\right]_{alkuper}}\cdot100\%$]]


Heikko emäs ja emäsvakio

  • Heikolla emäksellä B on tasapaino
    • [[$B\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\ \xrightleftharpoons[]{}\ BH^+\left(aq\right)+OH^-\left(aq\right)$]]
    • tässä BH+ on emästä B vastaava vastinhappo
  • tasapainovakion lauseke
    • [[$K=\frac{\left[BH^+\right]\cdot\left[OH^-\right]}{\left[B\right]\cdot\left[H_2O\right]}$]]
  • emäsvakio
    • [[$K\cdot\left[H_2O\right]=K_b=\frac{\left[BH^+\right]\cdot\left[OH^-\right]}{\left[B\right]}$]]
  • protolysoitumisaste
    • [[$\alpha=\frac{\left[BH^+\right]}{\left[B\right]_{alussa}}\cdot100\%$]]
  • esimerkki
    • [[$Laske\ etikkahappoliuoksen{,}\ jonka\ konsentraatio\ on\ 0{,}3\ \frac{mol}{l}{,}\ pH\ ja\ protolysoitumisaste.$]]
      • data_url_to_image_futq9q.png



[[$Huom!\ hapon\ HA\ happovakiolle\ ja\ tätä\ happoa\ vastaavan\ emäksen\ A^-\ emäsvakion\ kesken\ on\ voimassa:\ K_a\left(HA\right)\cdot K_b\left(A^-\right)=K_w=1{,}008\cdot10^{-14}\ \left(\frac{mol}{l}\right)^2$]]

Kotitehtävät: 120, 122 ja 126 (yllä olevan esimerkin avulla)


Kotitehtävät (3.3.): 123 ja 128 

Kotitehtävät (6.3.): 144 ja 148 sekä 146 loppuun




pH:n laskeminen


1. Vahvat hapot

  • happovakio, Ka > 1 eli protolysoituvat täysin
  • [[$\left[H_3O^+\right]\ saadaan\ suoraan\ vahvan\ hapon\ konsentraatiosta\ \left(K_a\ ei\ tarvita\right)$]]


2. Heikot hapot

  • [[$\left[H_3O^+\right]\ tasapainotilassa\ saadaan\ happovakion\ K_a\ avulla\ \Rightarrow\ pH=-\lg\left[H_3O^+\right]$]]

3. Vahvat emäkset

  • [[$\left[OH^-\right]\ saadaan\ suoraan\ emäksen\ konsentraatiosta\ \left(K_b\ ei\ tarvita\right)$]]


4. Heikot emäkset

  • [[$\left[OH^-\right]\ saadaan\ emäsvakion{,}\ K_b\ avulla$]]

  • [[$lasketaan\ \left[H_3O^+\right]=\frac{K_w}{\left[OH^-\right]}\ ja\ pH=-\lg\left[H_3O^+\right]\ tai$]]

  • [[$lasketaan\ pOH=-\lg\left[OH^-\right]\ ja\ pH=14-pOH$]]
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.

Puskuriliuokset

Puskuriliuos on liuos, jonka pH-arvo ei muutu oleellisesti pienistä happo- tai emäslisäyksistä. Puskuriliuos valmistetaan
  • heikosta haposta ja sen suolasta tai
  • heikosta emäksestä tai sen suolasta

1. Happopuskuri

  • [[$CH_3COOH\left(aq\right)+H_2O\ \left(l\right)\xrightleftharpoons[]{}CH_3COO^-\left(aq\right)+H_3O^+\left(aq\right)$]]

  • [[$ja\ CH_3COONa\left(aq\right)\ \rightarrow\ CH_3COO^-\left(aq\right)+Na^+\left(aq\right)$]]
  • [[$K_a=\frac{\left[CH_3COO^-\right]\cdot\left[H_3O^+\right]}{\left[CH_3COOH\right]}\ \Leftrightarrow\ \ \left[H_3O^+\right]=K_a\cdot\frac{\left[CH_3COOH\right]}{\left[CH_3COO^-\right]}$]]
    • [[$Tässä\ \left[CH_3COO^-\right]\ on\ suolaliuoksen\ konsentraatio\ \left(emäspuoli\right)$]][[$ja\ \left[CH_3COOH\right]\ on\ hapon\ alkuperäinen\ konsentraatio\ \left(happopuoli\right)$]]

2. Emäspuskuri

  • [[$NH_3\left(aq\right)+H_2O\left(l\right)\ \xrightleftharpoons[\ \ \ ]{}\ NH_4^+\left(aq\right)+OH^-\left(aq\right)\ ja\ NH_4Cl\ \left(aq\right)\ \rightarrow\ NH_4^+\left(aq\right)+Cl^-\left(aq\right)$]]

  • [[$K_b=\frac{\left[NH_4^+\right]\cdot\left[OH^-\right]}{\left[NH_3\right]}\ \ \Leftrightarrow\ \left[OH^-\right]=K_b\cdot\frac{\left[NH_3\right]}{\left[NH_4^+\right]}$]]
    • [[$Tässä\ \left[NH_3\right]\ on\ emäspuolen\ konsentraatio\ ja\ \left[NH_4^+\right]\ on\ happopuolen\ konsentraatio$]]

  • Happolisäys lisätään happopuolelle ja vähennetään emäspuolelta. Emäslisäys päinvastoin.

Puskuriliuoksen kyky vastustaa pH:n muutoksia on parhaimmillaan, jos heikon hapon ja sen vastinemäksen tai heikon emäksen ja sen vastinhapon konsentraatiot ovat lähes yhtä suuret.
  • Palauta vastaus

Sinulla ei ole tarvittavia oikeuksia lähettää mitään.