Nötrleşme: net iyon denklemi ve eşdeğer miktar
Konunun mantığı
Bu dersin temel hesabı seyreltik sulu ortamda kuvvetli,tek protonlu asit ile tamamen ayrıştığı belirtilmiş hidroksit bazlarının kâğıt üstü modelidir. Net iyon denklemi H₃O⁺+OH⁻→2H₂O;atom ve toplam yük korunur. H⁺+OH⁻→H₂Okısa yazımı aynı sulu proton aktarımını temsil eder,çıplak protonun bağımsız dolaştığı iddiası değildir. Diğer asit-baz tepkimeleri için bütün kuramların yalnız bu tek denkleme indirgenmesi doğru olmaz;zayıf asit ve proton alıcıların kendi denklemleri gerekir.
Önce asit ve bazın analitik molünü n=cVile bul;sonra iyon/tepkime eşdeğerini kur. Tam ayrışan bir molM(OH)₂,bir molM²⁺ve iki molOH⁻verir. Bu nedenle monoprotik kuvvetli asidin bir molüne karşı bazın bir molünü koşulsuz birebir tüketilmiş saymayız. H₃O⁺ileOH⁻net denklemde1:1tüketilir;karşılaştırılacak sayılar asit ve baz şişelerinin hacimleri veya molekül molleri değil bu reaksiyon için proton/hidroksit eşdeğerleridir. Katsayı tanımlanan tepkimeye bağlıdır;ayrı bir evrensel eşdeğer sayısı ezberi gerekmez.
Kuvvetli modelde başlangıç nHve nOHkarşılaştırılır. İlerlemeξ=min(nH,nOH);artan miktarlar nH−ξve nOH−ξ. Her ikisinin büyük miktarda birlikte kaldığı bir sonuç bu tam nötrleşme yaklaşımıyla tutarsızdır. Suyun otoiyonlaşma katkısı tamamen yok denmez;belirgin artan iyon yanında küçük kabul edilir. Artan derişim istenirse artan molverilmiş Vsonçözeltiye bölünür;hacimlerin toplandığı ayrıca kabul edilmedikçe Vsonuydurulmaz. Eşdeğerliğe çok yakın/aşırı seyreltik durumda basit fark hesabını tam iyon dengesi yerine sınırsız kullanmayız.
Seyirci katyon/anyonlar net denklemde tüketilmez;bu onların çözeltiden yok olduğu anlamına gelmez. Örneğin ikiOHveren bazın katyonu2+yüklüyse yük bilançosuna iki yük birimiyle girer. Pozitif ve negatif yük toplamlarının eşitliği,bir iyonun katsayısını atladığımızı fark ettirebilir. Eşdeğer miktarda güçlü asit/baz ve hidroliz yapmayan seyirci iyonlar uygun25°Cideal modelde yaklaşık nötrpH7verir. Fakat eşdeğerlik yalnız verilen asit-baz tepkimesinin stoikiyometrik tamamlanmasıdır;oluşan tuzun her durumda pH7olduğunu söylemez.
Zayıf monoprotik HAile kuvvetliOH⁻için HA+OH⁻→A⁻+H₂Obilançosu kullanılabilir;başlangıç HAnın tamamını serbestH₃O⁺sanmayız. Belirtilen tam nötrleşme yaklaşımında eşdeğer hacim analitik HAmolünden bulunabilir,ama oluşanA⁻suyla dengeye girebildiğinden eşdeğerlikpHsi ayrıca Ka/Kwve derişim ister. Bu dar ders tamponları,titrasyon eğrilerinin tümünü ve çok protonlu asitlerin bütün aşamalarını tamamlamaz. Bütün örnekler kavramsal/aritmetik modellerdir;gerçek kimyasal karıştırma,cihaz,deney veya sağlık talimatı içermez.
H₃O⁺+OH⁻→2H₂O,iyonlar1:1tüketilir. Bir molM(OH)₂iki molOH⁻verebilir. Önce eşdeğer mol,sonra artan/Vson. Seyirci iyon kaybolmaz;eşdeğerlik her tuzda pH7demek değildir.
Adım adım bir örnek
Yalnız kâğıt üstü25°Cideal model:50 mL0,12 Mkuvvetli monoprotik HClve20 mL0,10 Mtam ayrışmış Ba(OH)₂başlangıç verileri. Son homojen hacim ayrıca80 mL. Yalnız nötrleşme;çökelme/kayıp,hidroliz ve belirgin etkinlik farkı yok. Artan iyon ve yaklaşık derişimi nedir?
İyon tüketim tablosu
- Asitten nH=0,050·0,12=0,006 mol. Baz0,020·0,10=0,002 molformülbirimi;OH⁻miktarı0,004 mol.
- ξ=0,004 mol;artanH₃O⁺0,002 mol,OH⁻stokiyometrik artanı0.
- [H₃O⁺]≈0,002/0,080=0,025 mol/L;belirgin artan yanında su katkısı ihmal.
Sınır: Ba(OH)₂tam ayrışmış başlangıç çözelti modeli olarak verilmiş;bu bir gerçek hazırlama/tam çözünme tarifi değildir.
Eşdeğer farkı ve yük denetimi
- Asit6 mmolproton eşdeğeri,baz4 mmolhidroksit eşdeğeri;fark2 mmol asit yönünde.
- SeyirciBa²⁺2 mmol,Cl⁻6 mmolkalır. Son pozitif yük2 mmolH₃O⁺+2·2 mmolBa²⁺=6 mmol yük;Cl⁻ile tutarlı.
- 2 mmol/80 mL=0,025 mol/L;iki yol aynı net iyon tüketimini temsil eder.
Sınır: Yük denetimi tam denge çözümünün yerine geçmez;bu seyreltik güçlü modelde büyük iyon miktarları denetlenmiştir.
Bazın0,002 molünü doğrudan asidin0,006 molünden çıkarmak hangi katsayıyı ve yük bilançosunu bozar?
Hatayı bul
“Eşit hacim asit ve baz verildiyse nötrleşme artansızdır;net denklemden seyirci iyonları sildim,o iyonlar çözeltide kalmaz.” İlk hata nedir?
İlk hatayı göster
İlk hata: Eşit hacmi derişim ve iyon katsayılarını incelemeden eşdeğer miktar saymak.
Önce cVanalitik molleri ve proton/hidroksit katsayıları bulunur. Seyirci iyonların net denklemde sadeleşmesi çözeltiden yok olmaları değildir;yük ve madde bilançosunda kalırlar.
Çalışılmış güçlü modelde yalnız Ba(OH)₂başlangıcı0,002 molyerine0,003 mololsaydı ve son hacim yine80 mLkalsaydı ne değişirdi?
Baz6 mmolOH⁻,asit6 mmolH₃O⁺eşdeğeri verir;belirgin stokiyometrik artan kalmaz. Verilmiş25°Cideal güçlü/hidrolizsiz modelde yaklaşık nötrlük beklenir. İki iyon gerçekten yok olmaz;denge düzeyinde su katkısı vardır. Stokiyometrik0artık,pHlogaritmasına doğrudan konacak toplam iyon derişimi değildir;iyonların tümden yokluğu sonucu çıkarılmaz.
Dersin soruları
1Yalnız kâğıt üstü sulu tam nötrleşme modelinde0,015 moltam ayrışmış M(OH)₂ve0,020 molkuvvetli monoprotik asit veriliyor. M²⁺ve asidin tek yüklü anyonu seyirci;başka tepkime yok,su katkısı stok miktarları yanında ihmal. Hangi belirgin iyon kaç mol artar?
Bu soruda hata mı var?2Kâğıt üstü25°Cideal modelde50 mL0,10 Mkuvvetli monoprotik asitle50 mL0,16 Mtam ayrışan tekOHbazı nötrleşiyor. Son hacim100 mLolarak ayrıca verilmiş;seyirci iyon hidrolizi ve başka tepkime yok. Belirgin artan iyonun yaklaşık derişimi hangisidir?
Bu soruda hata mı var?3Kâğıt üstü modelde25 mL0,080 Mtam ayrışmış M(OH)₂için tek protonlu zayıf HAile HA+OH⁻→A⁻+H₂Ostoikiyometrik nötrleşmesi tamamlanmış kabul ediliyor. HAnın analitik derişimi0,050 M. Eşdeğerlik için gereken HAhacmi ve eşdeğerlikpHsi yorumu hangisidir?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Kâğıt üstü sulu modelde 60 mL 0,25 M tam ayrışmış M(OH)₂ çözeltisi veriliyor. Bu çözeltideki OH⁻ miktarı kaç mmol’dür?
2Kâğıt üstü 25 °C ideal modelde 30 mL 0,20 M kuvvetli monoprotik asit, 20 mL 0,15 M tam ayrışan tek OH⁻ veren bazla karıştırılıyor; yalnız nötrleşme olur. Son hacim verisi yoktur. Hangi sonuç uygundur?
3Kâğıt üstü modelde 4,0 mmol M(OH)₂ (tam ayrışmış; M²⁺ seyirci) ile 6,0 mmol kuvvetli monoprotik asit (tek yüklü anyonu A⁻ seyirci) karıştırılıyor; yalnız nötrleşme olur. Çözeltide kalan belirgin iyonların miktarı (M²⁺, A⁻, OH⁻) mmol olarak hangisidir?
4Kâğıt üstü modelde nötrleşme sonrası çözeltinin belirgin iyonları M²⁺ (x mmol), A⁻ (10,0 mmol) ve artan H₃O⁺ (2,0 mmol)’dur; başka belirgin iyon yoktur. Toplam pozitif ve negatif yük eşit olmalıdır. x kaç mmol’dür?
525 °C ideal modelde üç sistemde eşdeğer miktarlar karıştırılıyor. I: kuvvetli monoprotik asit + tek OH⁻ veren kuvvetli baz. II: tek protonlu zayıf HA + tek OH⁻ veren kuvvetli baz. III: kuvvetli monoprotik asit + tam ayrışmış M(OH)₂. Seyirci iyonlar hidroliz yapmıyor kabul ediliyor. Yalnız stokiyometri ve bu modelle hangi sistemlerin eşdeğerlik çözeltisi için yaklaşık pH 7 yorumu yapılabilir?
6Kâğıt üstü modelde 25 mL 0,10 M tek protonlu zayıf HA, 0,050 M tam ayrışmış tek OH⁻ veren bazla HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O bilançosuyla tam nötrleştiriliyor. Bir kayıtta HA’nın yalnız %2’sinin iyonlaştığı (serbest H₃O⁺ 0,050 mmol) yazılı. Gereken baz hacmi kaç mL’dir?
7Kâğıt üstü modelde 9,0 mmol kuvvetli monoprotik asit, M(OH)₂ ile yalnız nötrleşiyor ve sonunda 1,0 mmol H₃O⁺ artıyor; başka belirgin artan iyon yok. Karışıma kaç mmol M(OH)₂ (formül birimi) eklenmiştir?
8Kâğıt üstü modelde iki ayrı karışımda kuvvetli monoprotik asit ile tek OH⁻ veren kuvvetli baz yalnız nötrleşiyor; son hacimler verilmiştir. I: 20 mL 0,30 M asit + 20 mL 0,10 M baz, son hacim 40 mL. II: 10 mL 1,00 M asit + 40 mL 0,20 M baz, son hacim 50 mL. Hangi karşılaştırma artan iyon derişimlerine uygundur?
9Kâğıt üstü 25 °C ideal modelde zayıf tek protonlu HA, eşdeğer miktarda kuvvetli tek OH⁻ veren bazla karıştırılıyor; HA + OH⁻ → A⁻ + H₂O stokiyometrisi tamamlanıyor. Kayıtta çözeltinin pH’si 8,7 olarak yazılı (kurmaca veri). Hangi yorum uygundur?
10Kâğıt üstü modelde 25 mL tam ayrışmış M(OH)₂ çözeltisi, 0,12 M kuvvetli monoprotik asitten 30 mL ile yalnız nötrleşme tepkimesiyle tam nötrleştiriliyor. M(OH)₂ çözeltisinin derişimi kaç M’dır?
Aklında kaldı mı?
M(OH)₂nin molünü neden doğrudan kuvvetli monoprotik asit molünden çıkarmayız?
Tam ayrışma modelinde bir molformülbirimi iki molOH⁻verir;H₃O⁺ileOH⁻1:1tüketilir. Önce aynı tepkime eşdeğerine çeviririz.
Eşdeğerlik ile pHnötrlüğü aynı koşul mudur?
Hayır. Eşdeğerlik tanımlanmış tepkimenin stoikiyometrik miktar koşuludur. Oluşan iyonların hidrolizi/kuvvet/sıcaklıkpHyi etkiler;zayıf asit/baz tuzunda otomatik7yazılmaz.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.