Μάθημα 5 από 102
Δράση ρυθμιστικού διαλύματος
Εξηγείς πώς ένα ρυθμιστικό διάλυμα περιορίζει τη μεταβολή του pH, πότε εξαντλείται η δράση του και πώς επηρεάζεται από την αραίωση.
Πηγή: Σχολικό βιβλίο, σελ. PDF 160 έως 164, σελ. βιβλίου 159 έως 163, ενότητα 5.5
- Αναγνωριστικό πηγής
- itye.textbooks:8547/2600
- Θέση στην πηγή
- PDF pp. 160 to 164, printed pp. 159 to 163, section 5.5
Οι αποθηκευμένες σελίδες μένουν σε αυτή τη συσκευή. Συνδέσου για να τις βρεις σε άλλη συσκευή.
Με μια ματιά
Χαρακτηρίζεις ένα διάλυμα ως ρυθμιστικό όταν συνυπάρχουν ασθενές οξύ και η συζυγής βάση του ή ασθενής βάση και το συζυγές οξύ της, αφού ολοκληρωθεί κάθε πρακτικά πλήρης αντίδραση. Περιορίζεις τη μεταβολή του pH με κατανάλωση του προστιθέμενου ισχυρού οξέος από το βασικό μέλος ή της ισχυρής βάσης από το όξινο μέλος, εφόσον η προσθήκη είναι αρκετά μικρή σε σχέση με τις ποσότητες και των δύο μελών. Σε ιδανική αραίωση διατηρείς περίπου το pH όσο ισχύει η προσέγγιση του ρυθμιστικού διαλύματος, αλλά μειώνεις τη ρυθμιστική ικανότητα ανά μονάδα όγκου.
Κεντρική ιδέα
Χαρακτηρίζεις ένα διάλυμα ως ρυθμιστικό μόνο όταν περιέχει ασθενές οξύ μαζί με τη συζυγή βάση του ή ασθενή βάση μαζί με το συζυγές οξύ της. Ελέγχεις ότι και τα δύο μέλη υπάρχουν μετά από κάθε προηγούμενη πρακτικά πλήρη αντίδραση. Περιορίζεις τη μεταβολή του pH όταν προσθέτεις περιορισμένη ποσότητα ισχυρού οξέος ή ισχυρής βάσης στο ρυθμιστικό διάλυμα. Μην υποθέτεις ότι η μεταβολή μηδενίζεται. Ελέγχεις χωριστά ότι δεν εξαντλείς το μέλος που αντιδρά. Με τον όρο ρυθμιστική ικανότητα εννοείς αυτό το πεπερασμένο περιθώριο αντίστασης.
Πώς δρα το ρυθμιστικό διάλυμα
Αν αναμειγνύεις αντιδρώντα που δίνουν πρακτικά πλήρη οξεοβασική αντίδραση, υπολογίζεις πρώτα τη στοιχειομετρική κατανάλωση. Εξετάζεις έπειτα μόνο τα είδη που απομένουν ή σχηματίζονται. Όταν προσθέτεις ισχυρό οξύ, το βασικό μέλος του ρυθμιστικού διαλύματος το καταναλώνει. Όταν προσθέτεις ισχυρή βάση, το όξινο μέλος την καταναλώνει. Έτσι περιορίζεις τη μεταβολή του pH όσο η προσθήκη παραμένει αρκετά μικρή. Ελέγχεις ότι η προστιθέμενη ποσότητα είναι μικρότερη από τη διαθέσιμη ποσότητα του μέλους που αντιδρά. Η αποφυγή της εξάντλησης δεν αρκεί από μόνη της για μικρή μεταβολή του pH. Συγκρίνεις επίσης την προσθήκη με τις ποσότητες και των δύο μελών. Όταν αντικαθιστάς τις συγκεντρώσεις ισορροπίας με τις συγκεντρώσεις μετά την πλήρη αντίδραση, ελέγχεις ότι οι μεταβολές ισορροπίας είναι μικρές σε σχέση και με τα δύο μέλη. Σε ιδανική αραίωση διατηρείς τις ποσότητες και των δύο μελών στο συνολικό δοχείο. Διατηρείς τον λόγο των συγκεντρώσεών τους και περίπου το pH μόνο όσο υπάρχουν και τα δύο μέλη και ισχύει η προσέγγιση του ρυθμιστικού διαλύματος. Μειώνεις όμως τη ρυθμιστική ικανότητα ανά μονάδα όγκου και με μεγάλη αραίωση μπορείς να ακυρώσεις την προσέγγιση.
Προσθήκη ισχυρού οξέος
Εξετάζεις ένα διάλυμα που περιέχει ασθενές οξύ και τη συζυγή βάση του.
Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.
Δείξε το βήμα 1
Αναγνωρίζεις το διάλυμα ως ρυθμιστικό, επειδή συνυπάρχουν το ασθενές οξύ και η συζυγής βάση του.
Δείξε το βήμα 2
Προσθέτεις περιορισμένη ποσότητα ισχυρού οξέος και εξετάζεις πρώτα τη διαθέσιμη ποσότητα της συζυγούς βάσης.
Δείξε το βήμα 3
Ελέγχεις ότι η προστιθέμενη ποσότητα είναι μικρότερη από τη διαθέσιμη ποσότητα της συζυγούς βάσης, ώστε το βασικό μέλος να μην εξαντληθεί.
Δείξε το βήμα 4
Συμπεραίνεις ότι η συζυγής βάση καταναλώνει το προστιθέμενο ισχυρό οξύ και ότι η μεταβολή του pH είναι μικρή μόνο αν η προσθήκη είναι αρκετά μικρή σε σχέση με τα δύο μέλη.
Αραίωση ρυθμιστικού διαλύματος
Εξετάζεις ιδανική αραίωση χωρίς αντίδραση ή απώλεια διαλυμένης ουσίας.
Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.
Δείξε το βήμα 1
Διατηρείς τις ποσότητες του όξινου και του βασικού μέλους στο συνολικό δοχείο, επειδή η αραίωση δεν τα καταναλώνει.
Δείξε το βήμα 2
Διαιρείς και τις δύο ποσότητες με τον ίδιο τελικό όγκο, οπότε διατηρείς τον λόγο των συγκεντρώσεων.
Δείξε το βήμα 3
Ελέγχεις ότι και τα δύο μέλη παραμένουν παρόντα και ότι εξακολουθεί να ισχύει η προσέγγιση του ρυθμιστικού διαλύματος.
Δείξε το βήμα 4
Συμπεραίνεις ότι το pH διατηρείται περίπου, αλλά η ρυθμιστική ικανότητα ανά μονάδα όγκου μειώνεται.
Συνηθισμένα λάθη
- Δεν χαρακτηρίζεις κάθε μείγμα οξέος και βάσης ως ρυθμιστικό διάλυμα· ελέγχεις ότι συνυπάρχουν το ασθενές μέλος και ο συζυγής εταίρος του.
- Δεν διατηρείς τον χαρακτηρισμό του ρυθμιστικού διαλύματος όταν η προηγούμενη αντίδραση εξαντλεί ένα από τα δύο μέλη.
- Δεν θεωρείς ότι η απλή ύπαρξη θετικών ποσοτήτων αρκεί για την προσέγγιση ή για μικρή μεταβολή του pH.
- Δεν θεωρείς απεριόριστη τη ρυθμιστική ικανότητα· συγκρίνεις την προσθήκη με το διαθέσιμο μέλος που αντιδρά.
- Δεν θεωρείς ότι η αραίωση καταναλώνει τις ποσότητες των δύο μελών στο συνολικό δοχείο.
- Δεν θεωρείς αμετάβλητη τη ρυθμιστική ικανότητα ανά μονάδα όγκου μετά την αραίωση.