CHEMIE A TECHNOLOGIE VODY Laboratorní cvičení

2. cvičeníSILNÉ KYSELINY A ZÁSADY - NEUTRALIZACE2.1. Hodnota pH silných kyselin a zásad.Kyseliny jsou látky, které ve vodném roztoku uvolňují procesem zvaným disociace(rozpad molekul na kladně a záporně nabité částice) vodíkové ionty (H + ). Analogicky zásadyjsou látky uvolňující disociací ionty hydroxidové (OH - ). Silné kyseliny a zásady se vyznačujíúplnou disociací, což znamená, že prakticky veškeré molekuly kyseliny příp. zásady jsoudisociovány (zejména ve zředěných roztocích), zatímco slabé kyseliny a zásady disociují jenčástečně.Koncentrace vodíkových, příp. hydroxidových iontů je charakterizována hodnotou pH.Hodnota pH je definována jako záporný logaritmus koncentrace (přesněji aktivity)vodíkových iontů. Vztah mezi koncentrací (c) a aktivitou (a) látky je vyjádřen vztahem: a =c.γ , v němž γ je aktivitní koeficient, jehož hodnota může být v rozsahu 0 až 1,0. Pro zředěnéroztoky γ ≈ 1,0, a proto můžeme pH vypočítat z koncentrace H + :pH = - log c(H + ) [2.1]U silných jednosytných kyselin je látková koncentrace kyseliny (mol/l) shodnás koncentrací vodíkových iontů. U vícesytných kyselin je nutno zvažovat i početdisociovaných iontů H + , tedy pro n-sytnou kyselinu platí n.c(kyseliny) = c(H + ) . Podobně usilných jednosytných zásad je látková koncentrace zásady shodná s koncentrací OH - a pro m-sytné zásady platí c(OH - ) = m.c(zásady).Koncentrace OH - a H + jsou ve vzájemném vztahu, který vyplývá z disociace vody H 2 O= H + + OH - .Vyjádřením disociační rovnováhy při zahrnutí koncentrace nedisociovanýchmolekul H 2 O (disociace je nepatrná) do rovnovážné konstanty je výraz:neboli:c(H + ).c(OH - ) = K v = 10 -14 [2.2]pH = - log c(H + ) = 14 + log c(OH - ) [2.3]Naopak z hodnoty pH lze vypočítat koncentraci H + resp. OH - jiným vyjádřením rovnic[2.1] a [2.3].c(H + ) = 10 -pH [2.4]c(OH - ) = 10 -14 /10 -pH [2.5]Úkol 2.1. Výpočet hodnoty pH z koncentrace silné kyseliny (zásady) a výpočet koncentracesilné kyseliny (zásady) z hodnoty pH.1) Vodný roztok obsahuje 0,02 g.l -1 HCl. Jaké je pH roztoku ? (pH = 3,26).2) Vodný roztok obsahuje 0,5 g.l -1 HNO 3 . Jaké je pH roztoku ? (pH = 2,10).3) Vodný roztok obsahuje 0,35 g.l -1 NaOHJaké je pH roztoku ? (pH = 11,94).4) Vodný roztok obsahuje 0,15 g.l -1 Ca(OH) 2 . jaké je pH roztoku ? (pH = 11,61).5) Hodnota pH vodného roztoku HCl je 2,5. Jaká je hmotová koncentrace HCl ? (115 mg.l -1 ).8