|
|
|
2/15/2007
pH...še malo bolj strokovno!
objavil: rg
Število ogledov: 1425 |
|
|
Voda in pH
Voda
Voda je najbolj pogosto uporabljena tekočina in topilo. Je polarna snov z izrazito dipolnimi lastnosti, ki ji omogočajo izjemne lastnosti dobrega in močnega topila. Princip raztapljanja v vodi je povezan z velikimi električnimi privlaki v procesu hidratacije.
Voda ni pomembna le zaradi svoje razširjenosti, ampak tudi zato, ker ima izjemne lastnosti, ki so v veliki meri posledica sposobnosti kisika, da sodeluje v vodikovi vezi. To vpliva na fizikalne lastnosti vode, vključno z visokim tališčem in vreliščem in največjo gostoto pri 4° C ter na njeno sposobnost, da se veze z vodikovimi vezmi na vrsto neionskih snovi, na primer na sladkor. Ima velik dipolni moment, kar omogoča, da ione veže elektrostatsko in zaradi tega raztaplja vrsto ionskih spojin.
 Snow drops diskus 
"mladiči snow drops tudi na prodaj"
Pomembna kemijska lastnost vode je, da ionizira,
2H2O(1) --> H3O+(aq) + OH"(aq)
Oksonijev ion, H3O+(aq), je hidratiziran proton; pogosto se srečamo z manj precizno formulo H+(aq).
Voda je ena izmed najbolj vsestranskih kemikalij. Lahko reagira kot Br?nstedova kislina ali baza, oksidant ali reducent.
Primer reakcije, pri kateri reagira voda kot Br?nstedova kislina, je reakcija z amoniakom:
NH3(aq) + H2O(1) --> NH4+(aq) + OH"(aq)
primer reakcije, pri kateri reagira voda kot Br0nstedova baza, pa reakcija z ocetno kislino:
CH3COOH(aq) + H2O(1) --> H3O+(aq) + CH3CO2"(aq)
Voda je po izvoru lahko meteorna, morska, destilirana ali demineralizirana. V trdni obliki ledu se njena prostornina poveča, kar je izjemnega pomena pri eroziji kamenin, v obliki pare pa je voda zelo korozivna in agresivna do kamenin.
Meteorna voda v obliki dežja ali snega je v čisti obliki demineralizirana voda, morska voda pa je obremenjena s solmi zlasti natrijevim kloridom in magnezijevim sulfatom.
Površinske vode rek in jezer pa so zaznamovane z trdoto vode.
pH vrednost
Vrednost [H3O+] se lahko spreminja preko nekoliko redov velikosti. Zato se je izkazalo razumno uvesti novo veličino, pH raztopin (uvedel jo je Sorensen z namenom, da bi izboljšal kontrolo kvalitete piva). pH je definiran kot negativni logaritem aktivnosti vodikovih ionov:
 Tefe green
pH raztopine: pH = -log a H3o
Logaritem ima osnovo 10 (dekadični logaritem). Ker veličine z dimenzijo ni mogoče logaritmirati, mora biti v tej enačbi koncentracija [H3O+] podana s številčno vrednostjo v mol / liter.
pH čiste vode je pri 25° C (aktivnostni koeficient je 1 v tako razredčeni raztopini) enak:
pH = -log[H3O+] = -log (1,0 x 10-7) = 7,0
Z drugimi besedami, pH nevtralne raztopine je pri 25° C enak 7,0 kislost je v skladu s tem definirana od 0 do 7 bazičnost pa od 7 do 14.
Za pH ni niti zgornjih niti spodnjih mejnih vrednosti, vendar je v večini primerov pH v območju od 0 do 14. Večina aparatur za merjenje pH je umerjenih v tem območju.
Kisline baze in soli
Od časov, ko je Robert Boyle ime "kisline" pripisal snovem z ostrim okusom in razložil to lastnost s konicami na atomih, je definicija za kisline in baze postajala vedno bolj kompleksna.
Bronstedove kisline in baze
Definicijo za kisline in baze sta podala J.Bronsted in Thomas Lowry:
- Bronstedova kislina je donor protonov H+ ,
- Bronstedove baza je akceptor protonov H+
Reakcija med Bronstedovo kislino in Bronstedove bazo je nevtralizacija, produkti nevtralizacije so soli.
Te definicije ne vključujejo le "običajne" kisline in baze, temveč gredo preko tega, saj definirajo tudi snovi, za katere ni takoj jasno, ali so kisline ali baze. Snovi, ki na prvi pogled niso sorodne, se podobno obnašajo in nato definicije posplošijo tako, da postanejo te širše uporabne. Na ta način postanejo spoznanja o nekem pojavu poenotena in pojmi enostavnejši.
Razmislimo, na primer o ocetni (etanojski) kislini. V vodi ocetna kislina delno ionizira in vzpostavi se ravnotežje:
CH3COOH(aq) + H2O(1) --> H3O+(aq) + CH3CO2- (aq)
Acetatni ion je zapisan v obliki CH3CO2-, s čimer želimo poudariti, da je negativni naboj delokaliziran preko obeh kisikovih atomov. H3O+(aq) imenujemo oksonijev ion in predstavlja realnejši poskus ponazoritve hidratiziranega protona H+(aq). Proton je v vodi močno hidratiziran in celo H3O+(aq) je poenostavitev, prisotni so tudi drugi hidratizirani delci, med njimi tudi H9O4+(aq). Večinoma točno število močno vezanih molekul vode ni posebno pomembno, zato bomo pogosto označevali hidratiziran vodikov ion enostavno kar H+(aq). Molekula CH3COOH v vodi odda proton (donor protona) in jo zato uvrščamo med kisline. Z Bronsted-Lowryjevo definicijo lahko opišemo tudi druge manj očitne in trivialne primere. Predpostavimo, na primer, da molekula CH3COOH odda proton molekuli H2O. V tem primeru molekula H2O sprejme proton, je akceptor protona. Po Bronsted-Lowryjevi definiciji je voda pri tej reakciji Bronstedova baza.
Sedaj pa namenimo pozornost desni strani enačbe ravnotežja. Ker je to ravnotežje (ki je kot vsa kemijska ravnotežja dinamično), poteka tudi obratna reakcija, nastanek CH3COOH, ko H3O+ion odda proton CH3CO2- ionu. V tem primeru je H3O+ion Bronstedova kislina, CH3CO2- ion pa baza. Acetatni ion CH3CO2- imenujemo konjugirana baza ocetne kisline CH3COOH. Podobno imeujemo H3O+ ion konjugirana kislina baze H2O. Ker je ocetna kislina pri srednjih koncentracijah le šibko ionizirana, je ravnotežje pomaknjeno v smeri nastale CH3COOH. To lahko izrazimo tudi tako, da rečemo, da je H3O+ močnejša kislina od CH3COOH, ker ima večjo težnjo po oddajanju protona. Analogno lahko rečemo, da je CH3CO2- močnejša baza od H2O in prevlada pri vezanju vseh dostopnih protonov.
Podobno velja tudi za snovi, ki jih običajno uvrščamo med baze, kot na primer amoniak. V vodi se vzpostavi ravnotežje:
NH3(aq) + H2O(1) --> NH4+(aq) + OH- (aq)
NH3 očitno veže proton (je akceptor protona) in je torej Bronstedova baza. Pri tej reakciji molekula H2O daje proton, je donor protona in ne akceptor. Pri tej reakciji deluje kot Bronstedova kislina. Osrednjega pomena je, da lahko voda reagira kot kislina in kot baza. Obratna reakcija v ravnotežju poteka, ko amonijev ion NH4+odda proton hidroksidnemu ionu OH-. Iz tega sledi, da je NH4+ Br0nstedova kislina, konjugirana kislina baze NH3, OH- pa je konjugirana baza kisline H2O. Ker je ravnotežje pomaknjeno v levo, lahko sklepamo, da je OH- močnejša baza od NH3; alternativno je NH4+močnejša kislina od H2O.
Voda lahko reagira kot kislina ali kot baza, odvisno od drugih prisotnih snovi. Predpostavimo na primer, kaj se zgodi pri raztapljanju vodikovega klorida v čisti ocetni kislini. Vzpostavi se naslednje ravnotežje:
HCl + CH3COOH --> CH3C(OH)2+ + Cl-
HCl je močnejši donor protona (to je vzrok, da v vodi učinkuje kot kislina); CH3COOH je relativno šibak donor. V tem sistemu učinkuje HCl kot donor, CH3COOH pa kot akceptor; to pomeni, da je ocetna kislina baza. Na podlagi tega lahko izpeljemo pomemben zaključek: ali je neka snov kislina ali baza, je odvisno od drugih prisotnih snovi.
Obsežen del moderne kemije obravnava nevodna topila, zato je pravilno razumevanje vlog posameznih snovi kot kislin ali baz izrednega pomena.
V čisti tekoči vodi je ravnotežje:
H2O(1) + H2O(1) --> H3O+(aq) + OH- (aq)
V tem primeru voda učinkuje hkrati kot Bronstedova kislina (odda proton in preostane OH-, njena konjugirana baza) in kot Bronstedova baza (sprejme proton in nastane H3O+, njena konjugirana kislina). V čisti vodi sta koncentraciji vodikovih in hidroksidnih ionov enaki in tekočina je nevtralna. Če je prisotna snov, ki proton daje, je [H3O+] večja od [OH-] in raztopina je kisla. Če je prisotna snov, ki protone sprejema, je [OH-] večja od [H3O+] in raztopina je bazična.
NIŽANJE pH vrednosti v akvariju z diskusi in drugimi amazonskimi organizmi
Najenostavnejši način nižanja pH vrednosti akvarijske vode lahko poteka tudi z Amazon tonicom.
 Amazon tonic za enostavno nižanje pH vrednosti z dodanimi mikro in makro elementi, taninskimi, huminskimi in fulvinskimi kislinami, ki brez kakršnihkoli stranskih učinkov in na zelo enostaven način vzpodbuja drstni nagon diskusov.
Uporaben ob vsaki menjavi vode, še posebej prikladen, če moramo bazično vodo v parih minutah spremeniti v kislo in jo tako pripravljeno menjati v akvariju z diskusi.
 Novi mladiči stari dva dni
 ...mladiči stari 6 dni
Povzeto po: "Tekočine in raztopine"
Prof.dr.Marin Berovič
Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Katedra za Kemijsko, biokemijsko in ekološko inženirstvo
Univerza v Ljubljani
|
|
|
|
 "P3200074")
 "P3200076")
 "P3200057")
 "P3200061")
 "P3200056")
 "P3200064")
 "P3200068")
 "P3200066")
 "Slike 186523")
 "P3150026")
 "P3200071")
