Chemie pro šílence 29. Otázka ionizace.

27. července 2014 v 6:02 | Petr |  Chemie pro šílence
Z oblasti plastů a anaerobního kvašení s pomalu přesouváme do chemie vodných roztoků a to z několika jednoduchých příčin - jednak vám manželka (maminka) patrně nedovolí experimenty s bezvodou kyselinou sírovou, a reakce v nepolárních rozpouštědlech mohou vzbudit pozornost protidrogových jednotek policice, takže vám nezbude nic než voda a polární rozpouštědla a tam se vám bude nějaká ta teorie hodit.

Takže je to divné, ale všechno je chemická reakce a všechno se řídí Guldberg-Waagovým zákonem - například rozpustíte sůl ve vodě a de facto dojde k reakci

NaCl -- > Na+ + Cl-

A dokonce se uvolní i potenciální energie ukrytá v krystalové mřížce soli, což se projeví nepatrným vzrůstem teploty roztoku. Nevěříte - proč si myslíte, že platí zlaté chemické pravidlo, které si teď napíšeme jak nejvýraznějí lze a to :

"VŽDY LEJEME KYSELINU DO VODY - NIKDY VODU DO KYSELINY"

Důvod je ten, že v tomto případě je ionizací uvolněná energie tak velká, že pokud kápneme kapku vody do koncentrované kyseliny - teplo způsobí lokální var směsi a prsknutí koncentrované (přesněji kapkou zředěné) kyseliny do vašeho oka, nebo aspoň na kalhoty. Pokud naopak lejeme kyselinu do vody voda neionizuje zdaleka tak ochotně jako kyselina - takže je lokální var málo pravděpodobný a navíc v nejhorším případě hrozí prsknutí vody (lépe řečeno vody obohacené o kapku kyseliny), což zdaleka nemá ty oslepující účinky - jasné !!! ???

Guldberg-Waagův zákon v tom hraje tu roli, že teoreticky pokud bychom do roztoku NaCl začali přidávat Chlor, nebo Sodík - teoreticky by se směr reakce mohl obrátit ve směru od iontů zpátky k soli - což se stává maximálně tak při odpařování vody a krystalizaci soli z roztoku.

Na druhé straně si představte že nalijeme do vody ocet - tedy kyselinu octovou - ta v čisté destilované vodě bude taky ionizovat. Ale pak začneme přidávat opravdu silnou kyselinu - třeba sírovou. Stane se to, že kyselina sírová odštěpuje vodík alias - ionizuje - daleko ochotněji než kyselina octová - takže ve směsi časem bude přebytek vodíkových protonů až začne Guldberg Waagův zákon zase hrát roli - a dojde k tomu, že (obrazně řečeno) vodíky z kyseliny sírové "zatlačí" vodíky z octa zpátky do molekuly octa a nakonec budeme ve směsi mít vodu, zcela ionizovanou kyselinu sírovou a naprosto neionizovanou kyselinu octovou.

Prozatímní poučení - máme silné ionty, které prakticky nelze udržet ionizované a pak slabé ionty, které se ionizují podle podmínek v roztoku. Stejně tak se dá řící že pokud onen iont je kyselina nebo zásada pak silný iont kyseliny = silná kyselina (sírová, dusičná, solná) a slabé ionty tvoří slabé kyseliny (většina organickýc kyselin, třeba ocet). U louhů je to to samé - sodný, draselný vápenatý jsou silné louhy (zásady) ale třeba amonný iont tvoří slabý louh (zásadu).



Pokud to budeme brát úplně vědecky a budeme měřit koncentraci ionizované a neionizované složky - dostaneme křivku jako na obrázku. Matematici tam vidí "inflexní bod". Středoškolská mládež pojem "inflexní bod" nezná tak se učí "bod při kterém je disociována polovina molekul". ten inflexní bod je pro každou slabou kyselinu (zásadu) charakteristický a pH při kterém k 50% diociaci dochází se ve školních učebnicích jmenuje "disociační konstanta".

Vtip je v tom, že v místě inflexního bodu na křivce disociace dochází u organických molekul k nejprudším změnám nejen ionizace, ale i tvaru molekuly, takže při pH své disociační konstanty třeba pH indikátory mění svoji barvu.

Ještě pravidlo, které je třeba jasné, ale možná ne - silná kyselina brání disociaci slabých kyselin a pomáhá disociaci slabých zásad. Naopak silný louh brání disociaci slabých zásad a podporuje disociaci slabých kyselin.

Takže kontrolní otázka zda jste pochopili předchozí odstavec ? Na obrázku je disociační křivka slabé kyseliny nebo slabé zásady ? A druhá otázka pro opravdové chemiky - co mají na obrázku blbě ?

Zbývá už jenom rada robotům, ke zničení lidstva - kyselina octová je sice slabá, ale ve vysoké koncentraci blízké 100% dovede udělat pěknou paseku a navíc je v této koncentraci silně hořlavá.
 

1 člověk ohodnotil tento článek.

Komentáře

1 RXD RXD | 27. července 2014 v 15:44

Nejvhodnější a velmi osvědčené bezvodé  rozpouštědlo / všeho / pro domácí pokusy je chlorid fluoritý. Vsadím se, že po kápnutí na azbestovou vatu by to přinutilo protidrogovou jednotku URNy vyskákat preventivně i z oken vyšších pater na střechy aut, parkující na dvoře....

2 RXD RXD | 27. července 2014 v 15:48

Chlorid fluoritý vystříknutý z plastové amefy třeba na beton promění rázem nudný každodenní laboratorní život na adrenalinovou počítačovou hru, kde hráči něvědí, kam skočit.

3 kolemjdoucí kolemjdoucí | 28. července 2014 v 20:52

Tohle jsem právě nikdy nechápal... když už je nějaký držitel podobné sr**ky natolik chytrý, že ví co má v ruce, proč je zároveň natolik blbý, že má potřebu to kapat na nějaká nestandardní místa a sledovat hemžení? Nebo mě něco uniká?

4 RXD RXD | 29. července 2014 v 11:25

Jedním z prvních kvalifikovaných uživatelů této zajímavé chemikálie byla luftwafe, která s tím za druhé světové občas kropila angličany, a ti  zírali s očima jak tenisáky, jak to, že hoří beton.ˇVentiluji to zde jen jako zajímavost, když je řeč o bezvodých rozpouštědlech...

5 RXD RXD | 30. července 2014 v 11:39

Ke kvalifikované poznámce /3/ bych skromně podotkl, že moje pozorování zajímavých vlastností chloridu fluoritého pochází z technické ukázky, které jsem se zůčastnil v laboratoři jedné chemičky, kde nám nějaký holanďan prezentoval, jak se s tím zapálí skleněná zkumavka, a tak to do ní prej nemáme lejt, a poté ještě řadu psychologicky působivých triků, které končily tím, že zbytek odstříkl na beton, a když to chytlo zeleným syčivým plamenem, tak se všichni rozprchli. Myslím, že tyto programovací ukázky jsou z bezpečnostního hlediska daleko účinnější, než si o tom někde přečíst na wikipedii, a pak si s tím popálit na kuchyňský lince nohy. pamatuji si na své mládí, kdy se mi třeba podařilo zapálit kyselinu boritou se sodíkem, a jak jsem utíkal, když to vytavilo do betonu zelený skleněný popelník, opařilo mi to ruce když jsem zahodil svářečskou kuklu, a zapálilo na zádech vaťák. Bohužel, dnešní škola to jsou jen privilegovaní teoretici vzdálení na hony od praxe, a jejich znalosti sahají třeba jen do učebnice Urbaňski- technologie a chemie výbu/šnin, staré padesát let, a mnohdy ani to ne...

6 Dalík Dalík | 30. července 2014 v 23:01

Sice jsem to nepochopil, ale graf na obrázku by měl znázorňovat slabou zásadu, protože při snižování pH dochází k disociaci této látky, tedy vytváření iontů H3O+ nebo čeho co já vím, to tam není nikde vysvětlený... Při zvyšování pH se tato látka předpokládám v roztoku vysráží.

7 petr-kubac petr-kubac | Web | 31. července 2014 v 8:19

[6]: Zcela správně - jelikož při nízkém pH je vysoká disociace látky - je to zásada. Na druhou otázku - co je na grafu blbě si odpovím sám - jak může disociace zásady mít obecný vzorec HA <--> A- ???

8 RXD RXD | 31. července 2014 v 11:16

Stejně mám dojem, že i když existují tak kouzelné tabulky jako třeba periodická soustava prvků, všechny dnešní školy / a čím vyšší tak tím více/ učí své absolventy, dívat se třeba do takové tabulky úplně jinam, než kam by, pokud by v laborce chtěli zažít opravdu zajímavý pokus,  měli...

9 Dalík Dalík | 11. srpna 2014 v 22:29

No, podle mě A znamená obecně aniont.

10 petr-kubac petr-kubac | 12. srpna 2014 v 10:22

[9]: Souhlas, ale zásada neuvolňuje vodíkový proton a nezbývá po ní disociovaný aniont A- nýbrž uvolňuje OH- a zůstává K+

11 Adam Adam | E-mail | 22. srpna 2014 v 14:49

Dobrý den. Chtěl bych upozornit uživatele "RXD" na to, že sloučenina s názvem "chlorid fluoritý" (a tedy vzorcem FCl3) neexistuje a ani existovat nemůže (viz. stačí si porovnat elektronegativitu fluoru a chloru). Takže je to trochu jinak, že?  :-)

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama