|
 |
|
Poštovani,
imam par pitanja, prvo, našao sam se u nedoumici rješavajući zadatke vezane za područje pufera. Ne znam postoji li pravilo da preko pH možemo prepoznati radi li se o puferu ili pak o otopini sa suviškom jake kiseline ili jake baze (npr. u vodi smo otopili NaOH, zatim dodali octenu kiselinu, možemo li preko danog pH 13,3 zaključiti da se ipak ne radi o puferu te pH zapravo čini suvišak NaOH?). Također, ne znam može li se zadatak u kojem u otopinu HCl-a dodajemo natrijev acetat rješavati kao pufer, ako ne koji je pravilan postupak rješavanja? Znam da bi to bio pufer kad bi tu istu sol dodali u octenu kiselinu. Uglavnom, buni me prepoznavanje u pufera u zadatku ukoliko se strogo ne radi o dodavanju slabe kiseline u jaku bazu, i obratno (kada zaključimo da će JK/JB biti mjerodavni reaktant).
Još jedno pitanje, proučavao sam tališta spojeva, u prvu ruku klorida alkalijskih i zemnoalkalijskih elemenata te nisam pronašao nigdje konkretan odgovor kako ih pravilno mogu usporediti jer ima dosta iznimaka, znam da na temperaturu tališta utječe radijus i naboj atoma te udio kovalentnog karaktera. Dao sam tako zaključiti da će tališta alkalijskih klorida opadati niz skupinu, a zemnoalkalijskih klorida rasti, međutim i to si nisam uspio do kraja razjasniti zašto. Možete li mi pobliže objasniti kako da pravilno zaključim koji će spojevi općenito, ne samo kloridi, imati više, odnosno niže talište?
Hvala unaprijed na odgovoru i izdvojenom vremenu,
Marko
|
|
Ime i prezime:
Marko Hađina
hadjinam@gmail.com
|
 |
 |
Ako znaš koliko čega ima u otopini, onda ti pH nije nužan da zaključiš radi li se o puferu ili ne. Naime, kao puferi se tipično ponašaju one otopine u kojima su koncentracije slabe baze i njezine konjugirane kiseline (ili slabe kiseline i konjugirane joj baze) približno jednake. Kako se taj omjer udaljava od 1:1, tako se mijenja pH otopine, u skladu s izrazom:
pH = pKa + log ([A‒]/[HA])
koji je inače poznat pod imenom Henderson-Hasselbachova jednadžba. Kao što se vidi iz jednadžbe, kad u otopini ima jednako mnogo protoniranog i neprotoniranog oblika neke kiseline ili baze, pH otopine bit će jednak vrijednosti pKa te kiseline ili baze. Ako se omjer [A‒]/[HA] promijeni iz 1:1 u 10:1, pH će se podići za jednu jedinicu, dok će se s promjenom istog omjera u 1:10 pH spustiti za jednu jedinicu. Prema tome, dosta velike promjene u omjeru soli i kiseline ili baze odražavaju se kao razmjerno male promjene pH, što uostalom i jest temeljno svojstvo puferâ. Međutim, to nam govori i da je pH puferske otopine usko vezan za identitet pufera: acetatni puferi imat će pH oko 4, fosfatni oko 2, 7 ili 12 (s tim da se normalno koristi sustav dihidrogenfosfat/hidrogefosfat, dakle pH je oko 7), amonijačni oko 9 itd. Bilo kakvo veće odmicanje od tih vrijednosti znači da udio jedne vrste postaje beznačajan, a time kapacitet pufera opada prema zanemarivom.
S time na umu možemo zaključiti što nam pH otopine govori o tomu je li ona puferska. Ako pH otopine bitno odudara od pKa slabe kiseline u njoj, onda otopina sasvim sigurno nije puferska (osim ako ne sadrži neki drugi pufer). Ako pH otopine jest blizak pKa kiseline, onda bi otopina već mogla biti puferska. Pričamo li o realnom uzorku, najlakše je napraviti pokus: dodatak nekoliko kapi neke jake i koncentrirane kiseline ili lužine odmah će nam reći je li otopina pufer ili nije jer se puferima pH ne mijenja naglo kad ih se zaluži ili zakiseli.
Pomiješaju li se natrijev acetat i solna kiselina, ishod ovisi o njihovom omjeru. Ako se neutralizira oko polovice acetatnih iona, imat ćemo klasičan acetatni pufer, samo zasoljen s nešto natrijevog klorida. Kapacitet tog pufera bit će najveći ako se neutralizira točno pola acetatnih iona, dok će prema ne-dodatku solne kiseline, kao i prema kompletnoj neutralizaciji opadati prema nuli.
Što se tiče računanja, nekolicinu primjerâ naći ćeš ako u tražilicu E-škole upišeš "pH otopine soli" ili "hasselbach". Postupci su pak pravilni dok se god ne ogrešuju o matematičke aksiome i zdravu kemijsku logiku. I naravno, dok daju rezultate.
Po pitanju pravilnostî u ledištima i vrelištima spadam u školu koja nije sigurna pretežu li tu pravila ili iznimke, o čemu dosta često jadikujem (npr. ovdje i ovdje). U konkretna dva slučaja stvarno se vide lijepe pravilnosti, s tim da su litij i berilij zbog svojih malih polumjera iznimke. No, kako su te pravilnosti suprotne, očito njihovi razlozi nisu baš posve jednostavni. Na jakost ionske veze uz naboj ionâ utječe i razmak među ionima, što dosta očito ovisi o njihovim veličinama. Pored toga, možemo govoriti i o parcijalnom kovalentnom karakteru ionske veze, koji ovisi o polarizabilnosti anionâ, koja opet ovisi o njihovoj veličini i naboju, kao i o istim parametrima za katione. Konkretna pravila formulirao je Kazimierz Fajans prije stotinjak godina.
Informacije s kojima ćemo krenuti su te da su alkalijski ioni dosta veći od zemnoalkalijskih, a svi odreda ima duplo manje naboje. Zbog toga možemo očekivati da će kod alkalijskih klorida dominantnu ulogu imati "obična" jakost ionskih veza, dok će kod zemno-alkalijskih trebati uzeti u obzir i polarizaciju, odnosno kovalentni karakter.
Dakle, kod alkalijskih klorida imamo uvijek isti anion i iste naboje, dok radijus kationa raste kroz skupinu. Veći kationi znače veće razmake, a time i slabije veze, što znači i niža tališta. I to se vidi na talištima, osim kod litijevof klorida, koji ima tako mali kation da mu kovalentni karakter veze bitno snižava talište.
Kod zemno-alkalijskih metala imamo duplo veće naboje i solidno manje radijuse, tako da sad imamo na djelu polarizaciju. Ona je najjača kod najmanjih, tako da će sniženje tališta biti najizrazitije kod berilija (koji bi inače bio očitijom iznimkom), dok će niz skupinu postupno opadati, zbog čega tališta rastu.
Budeš li imao volje i vremena (za volju ne znam, dok ti od vremena treba najviše petnaestak minuta, budući da su podaci uglavnom dostupni na Wikipediji), skupi sva dostupna tališta alkalijskih i zemno-alkalijskih halogenida pa ih posloži u jednu ili dvije tablice. Ja sam nabrzinu pogledao kako je s bromidima i odmah našao potvrdu za svoje jadikovke, a bojim se da će fluoridi i jodidi tek zakomplicirati stvari.
Uglavnom, uspoređivati ima smisla samo one tvari koje su po nečemu jako slične ili ako se mogu uspostaviti nekakvi jasni odnosi među njima. Npr. nije teško pogoditi da će natrijev klorid imati više talište od ureje, ali za kalijev sulfat i bakrov(II) perklorat nisam siguran da želim pogađati. Dakle, kad imaš serije spojeva koji dijele sličan sastav i strukture, onda ćeš usporedbom onoga što se unutar grupe postepeno mijenja ponekad moći procijeniti kako ta promjena utječe na neka fizikalna svojstva spojeva. No, kako su atomi i molekule već sami po sebi dosta kompleksne tvorbe, jednostavnih pravila uglavnom nema ili su duboko zakopana pod iznimkama.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
i.cvrtila@rug.nl
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
