W końcu musiało do tego dojść. Pora wziąć się za bary z dwutlenkiem węgla (ditlenkiem, jak mawiają puryści, ale proszę mnie do tego nie zmuszać, za stary jestem). Do tej pory unikałem tematu, lawirując pomiędzy równowagami dysocjacji kwasów i rozpuszczania gazów. Tu będą potrzebne obie równowagi i nie tylko one. Na domiar złego układ ten wymyka się przedstawionym wcześniej prostym możliwościom rachunkowym. Nie dlatego, że nie wiadomo jakie równania zastosować.

Skoro rozpuszczanie soli w wodzie za nami, pora wziąć się za gazy. Spełnione są tu wszystkie typowe reguły dla gazów, z których najważniejsze są dla nas dwie:
1. Rozpuszczalność gazu w wodzie (ogólniej cieczy) maleje ze wzrostem temperatury.
2. Rozpuszczalność gazu jest proporcjonalna do ciśnienia tego gazu nad powierzchnią cieczy (przynajmniej w zakresie niedużych ciśnień <1MPa).

Na początek termin chemiczny: iloczyn rozpuszczalności. Weźmy pod uwagę dowolną sól, lepiej lub gorzej rozpuszczalną w wodzie, np. MgCl_2/s/ = Mg²⁺_/aq/ + 2Cl^–_/aq/ lub CaC₂O_4/s/ = Ca²⁺_/aq/ + C₂O₄^2–_/aq/. Dopóki jest w formie stałej (nierozpuszczonej) można mówić, że np. kationy magnezu połączone są z anionami chlorkowymi. Jednak po rozpuszczeniu takie stwierdzenie nie ma sensu, bo jony w roztworze nie są z innymi związane w żaden sposób. W szczególności, jeśli w roztworze jest np. Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺ oraz Cl^–, HCO₃^– i SO₄^2– to nie sposób wskazać, z jakich soli pochodzą. To ważne - pojawi się jeszcze przy tzw. twardości węglanowej.

W zasadzie to uzupełnienie do poprzedniego rozdziału. Na dołączonych wykresach przedstawiłem zależność pH roztworu od proporcji rozpuszczonego w nim kwasu i jego soli. Wykresy są dokładne i uwzględniają wspominane już współczynniki aktywności jonów, można zatem wykorzystywać je do kalibracji. Wszystko dotyczy temperatury 25°C.

Skoro kilka (kilkadziesiąt) wierszy wyżej pojawił się octan sodu, wypada omówić w końcu sole słabych kwasów. Sole te mają dość specyficzne właściwości, gdyż po rozpuszczeniu w wodzie wykazują odczyn alkaliczny, choć w ich wzorach nie widać żadnych wodorotlenków (NaNO₂, K₂SO₃, K₂CO₃, a nawet Na₂HPO₄). Dlaczego tak się dzieje? Wystarczy przypomnieć sobie reakcję dysocjacji dowolnego w tych słabych kwasów, np. kwasu octowego AcO^– + H⁺ = AcOH (specjalnie napisałem w tę stronę, Ac oznacza tu tzw. grupę acetylową, CH₃CO).

Skoro omówione zostało zachowanie kwasów, doszedłem do wniosku, że jest dobra okazja, by opisać wskaźniki pH. A to dlatego, że te tajemnicze substancje to nic innego, tylko słabe kwasy (lub zasady). Posiadają one dość skomplikowaną budowę, która powoduje, że absorbują (pochłaniają) one pewne zakresy światła widzialnego. To z kolei powoduje, że dociera do nas tylko część spektrum światła białego (tę niezaabsorbowaną) - co odbieramy jako barwę! To jednak jeszcze za mało. Taki związek chemiczny, jak np. oranż metylowy (poniżej) może, jak każdy kwas dysocjować, tworząc anion. Nieco inny układ elektronów w cząsteczce zdysocjowanej i niezdysocjowanej powoduje, że mają różną barwę. I właśnie to pozwala nam rozpoznawać pH.

Kwasy silne, jak już wspominałem, dysocjują praktycznie całkowicie. W takim przypadku pH wynika bezpośrednio z ilości wprowadzonego kwasu. Nieco bardziej skomplikowana jest sytuacja w przypadku kwasów słabych. Dysocjują one częściowo, przy czym im większe stężenie kwasu, tym mniejsza jego część ulega dysocjacji. Ogólnie reakcja dysocjacji wygląda następująco: HA = H⁺ + A^–, np. HCl = H⁺ + Cl^– lub CH₃COOH = H⁺ + CH₃COO^–. W przypadku kwasów tzw. wieloprotonowych może zachodzić kilka kolejnych reakcji, np. H₃PO₄ = H⁺ + H₂PO₄^–,H₂PO₄^– = H⁺ + HPO₄^2–, HPO₄^2– = H⁺ + PO₄^3–.

Po rozpuszczeniu substancji w wodzie może zachodzić zjawisko dysocjacji. Generalnie można wyróżnić 3 kategorie substancji:

1. Substancje typu cukru, alkoholu - nie dysocjują i nie będą nas interesować.
2. Sole - już w postaci stałej występują w postaci jonów (np. Na⁺Cl^–) i w roztworze sytuacja się nie zmienia, pomijając zjawisko hydrolizy, które na razie także nie będzie nas interesować;
3. Kwasy - w wodzie mogą dysocjować, ale mogą też występować w postaci niezdysocjowanej: H₂S lub H⁺ i HS^– lub 2H⁺ i S^2–. Kwasy silne dysocjują całkowicie, kwasy słabe tylko częściowo.
   Tags:

   • Akwarium
   • Akwarystyka
   • Chemia
   • Dysocjacja
   • I Ph
   • Woda
   Więcej… Dodaj komentarz