IX. SAV-BÁZIS FOLYAMATOK


Kémiai folyamatok osztályozása

1. A résztvevő anyagok érintkezési helye szerint

  1. Homogén reakció a folyamatban résztvevő anyagok egy fázisban (gáz vagy folyadék) érintkeznek egymással.



  2. Heterogén reakció a résztvevő anyagok csak adott felületen, a fázishatáron érintkeznek egymással.


2. Energetikai szempontok alapján

  1. exoterm
  2. endoterm (ls. Termokémiai fejezet)

3. Időbeli lejátszódás szerint

  1. Pillanatszerű



  2. Ha a csapadékot tartalmazó kémcsövet rázogatjuk és várunk két-három percet, akkor sárgásbarna csapadékot kapunk  ez tehát lassúbb folyamat!



  3. Nagyon lassú folyamatok (pl. a fémek korróziója).
  4. Végtelen lassú reakciók. A N2 (g) és az O2 (g) szobahőmérsékleten gyakorlatilag nem reagál egymással.

A reakciósebesség jellemzi a reakciók időbeli lefutását (ls. Reakciókinetika c. {8.} fejezet).


4. A kémiai folyamatok iránya szerint

a. Egyirányú reakciók*

  1. pl. csapadékképződési reakciók: Ag+ (aq) + Cl- (aq) AgCl (s) fehér csapadék
  2. pl. gázfejlődéssel járó reakciók: 2H+ (aq) + S2- (aq) H2S (g)

b. Megfordítható reakciók (ls. 8. fejezet)

*Külső kényszer hatására (pl. nagy nyomás) az egyirányú reakciók ellenkező irányba is végbemehetnek, tehát legalábbis elméletileg minden kémiai reakció megfordítható.


5. Részecskeátmenet szempontjából

a. Protonátmenettel járó reakciók

b. Elektronátmenettel járó reakciók

  1. Redoxireakciók
  2. Elektrokémiai folyamatok

c. Egyéb

6. Elsősorban szerves kémiai reakciók esetében…

6.1. A reakció eredménye szerint

  1. Szubsztitúció
  2. Addíció
  3. Elimináció
  4. Polimerizáció
  5. Kondenzáció stb.

6.2. Elemi lépések szerint

  1. Molekula-
  2. Gyökös-
  3. Ionos reakciók

6.3. Reagens természete szerint

  1. Elektrofil
  2. Nukleofil

 

Sav-bázis reakciók

Arrhenius szerint…

a savak olyan anyagok, amelyek hidrogénionra (és anionra), a bázisok pedig hidroxidionra (és kationra) disszociálnak vizes oldatban.

Brönsted-Lowry osztályozása szerint…

a savak proton leadásra, a bázisok proton felvételére képes anyagok. A Brönsted-féle sav-bázis fogalom magába foglalja az arrheniusi savakat és bázisokat is, de annál széleskörűbben értelmezhető…

Ezen okokból a későbbiekben Brönsted elméletét alkalmazzuk a sav-bázis reakciók értelmezésekor!

[Egyéb sav-bázis elméletek: Lewis-féle (1938); Lux-féle (1939) elmélet; Pearson-féle "soft-hard" sav-bázis elmélet (1963).]

Sav-bázis párok


Amfoter anyagok

Proton leadásra és felvételre is képesek. Az amfotéria szintén relatív fogalom. A gyakorlatban leginkább a vizes oldatoKban amfoterként viselkedő anyagokról beszélünk: ilyen maga a víz, a hidrogéntartalmú összetett anionok (pl. ), illetve néhány szerves vegyület (pl. az imidazol, az aminosavak stb.). A cseppfolyós ammóniában a vízhez viszonyítva bázisként viselkedő ammónia is amfoterként viselkedik:


Erősség

Első megközelítésben azok az erős savak, amelyek könnyen adják át protonjukat, erős bázisok, amelyek könnyen protonálódnak.

A protolítikus reakciók is egyensúlyi reakciók.

Erős savaknak azokat a vegyületeket nevezhetjük, amelyek híg vizes oldatban gyakorlatilag teljesen disszociálnak, vagyis egyensúlyi állandójuk nagy. Ilyenek a szervetlen, ún. ásványi savak között akadnak: HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3, HClO4 stb. {pl. Ks(HNO3)= 1,2}

A gyenge savak híg vizes oldatban sem disszociálnak teljesen.

A disszociációfok
(jele: α; α = = 0-1 ) a hígítással még híg (c < 0,1 mol/dm3) oldatok esetén is nagymértéKben nő. Gyenge savak: H2S, az oxósavak közül az alacsonyabb oxidációs számú központi atomot tartalmazó H2SO3, HNO2, HClO2, HOCl stb., valamint a szénsav (H2CO3) és a legtöbb szerves sav (HCOOH, CH3COOH, a fenol stb.).

A saverősséget a savállandóval adhatjuk meg. Egy HA összegképletű savra :

Minél kisebb Ks értéke, annál gyengébb savról van szó.

Erős bázisokat gyakorlatilag csak az ionvegyületek között találunk. Ilyenek az alkálifém-hidroxidok (NaOH, KOH) és a legtöbb alkáliföldfém-hidroxid {Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2}, melyek vízben jól oldódnak, az oldódás során teljesen disszociálnak:

NaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq)

Gyenge bázisok egyrészt azok az anyagok, amelyek molekulái közül még híg vizes oldatban sem protonálódik az összes.


A bázis állandó:


Ilyen gyenge bázisok a szerves vegyületek közé tartozó aminok is. A bázisokra is igaz, hogy minél gyengébb bázisról van szó, annál kisebb a bázisállandó értéke. Továbbá gyenge bázisnak tekinthetők a vízben rosszul oldódó, rosszul disszociáló hidroxidok is. Ezek többnyire a közönséges csapadék-ként kiváló vegyületek {pl. Mg(OH)2, Fe(OH)3 stb.}, gyakorlatilag az összes p- és d-mezőbeli fém-hidroxidok.

 

Kémhatás

A víz autoprotolíziséből H2O + H2O H3O+ + OH- következően a tiszta víz is tartalmaz oxónium- és hidroxidionokat. Például 25°C-on:

[H3O+]=[OH-]=1·10-7 mol/dm3

Ezek koncentrációját a bevitt savak és bázisok megváltoztatják. A bevitt sav növeli az oxóniumion-koncentrációt, ezzel - a kémiai egyensúly törvénye miatt - csökkenti a víz autoprotolíziséből származó hidroxidion-koncentrációt. A bevitt bázis növeli a hidroxidion-koncentrációt, lúgos kémhatást okoz. Csökkenti a víz autoprotolízisét, és ezzel visszaszorítja az oxóniumionok koncentrációját. A 25°C-on fennálló összefüggés:

Kv= [H3O+]·[OH-] = 1·10-14

Semleges kémhatású oldatban:

[H3O+] = [OH-]=1·10-7 mol/dm3,

Savas kémhatású oldatban:

[H3O+] > [OH-], így [H3O+] > 1·10-7 mol/dm3,

Lúgos kémhatású oldatban:

[H3O+] < [OH-], így [H3O+] < 1·10-7 mol/dm3.

A kémhatás egyszerűbb kifejezésére vezették be a pH fogalmát, amely az oldat oxóniumion-koncentrációjának negatív, tízes alapú logaritmusa:

pH= -lg[H3O+].

 

pKv= pH + pOH= 14 (25°C-on!)

A különböző kémhatású oldatok pH-ja:

 

Sav-bázis indikátorok

Maguk is sav-bázis tulajdonságú anyagok, amelyek az oldat kémhatását úgy jelzik, hogy protonleadásuk vagy protonfelvételük után bekövetkező molekulán belüli kötésátrendeződésük színváltozással jár. A színváltozás meghatározott pH-tartományban történik (keverékindikátoroknál a színváltozás folyamatos)!

 

erősen lúgos semleges erősen savas átcsapási pH
fenolftalein piros színtelen színtelen 8,2-10,0
metilnarancs sárga sárga piros 3,1-4,4
lakmusz kék lila piros 5,0-8,0
univerzál indikátor kék zöld v. sárga piros fokozatos színváltozás


Sók hidrolízise

Olyan kémiai reakció, amelyben valamilyen só anionja vagy kationja lép protolitikus reakcióba a vízmolekulákkal.
Ha egy erős sav (pl.HCl) a vízzel reakcióba lép, a belőle keletkező bázis (Cl-) a mellette feltüntetett savval (H3O+) szemben igen gyenge bázisként viselkedik


Ebből az is következik, hogy egy, a vízhez képest gyenge savból származó anion az oxónium-ionokkal szemben erős bázisként viselkedik.

Ha egy vizes oldatba az erős savból, illetve a gyenge savból származó ion kerül (NaCl, CH3COONa), akkor ezek közül csak a gyenge savból származó anionról feltételezhető, hogy az oxóniumionokhoz képest jóval gyengébb savként viselkedő vízmolekulákkal szemben számottevő bázicitást mutat.

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

A folyamat egyensúlyi állandója tulajdonképpen a gyenge savból származó anionra vonatkoztatott bázisállandó, amit hidrolízisállandónak is nevezhetünk.

- feladatok -

- archívum -

- versenyfeladatok -

- 8.heti versenyfeladatok megoldása -

- vissza a tematikához -