I./13. A vizes oldatok kémhatása 1.Értelmezzük a vizes oldatok kémhatását az ionkoncentrációkkal! Mi a vízionszorzat és mekkora az értéke? A kémiai gyakorlatban igen fontos a víz autodisszociációja (magától végbemenő ionokra bomlása): H2O [pic] H+ +OH- A hidrogén és hidroxidionok koncentrációjának szorzata adott hőfokon állandó érték, ezt nevezik a víz ionszorzatának. K=[H+]x[OH-] E szorzat bármely vizes oldatban állandó, és lehetővé teszi, hogy nem csak savoldatok H+-koncentrációját, ill. pH-ját, hanem lúgoldatok OH- -koncentrációjának ismeretében azok pH-ját is kiszámoljuk. A tiszta víz ionkoncentrációi tehát 25°C-on:[H+]=[OH-]=10-7mól/dm3 A vizes oldatok hidrogén, ill. [OH-]-koncentrációját a gyakorlatban nem a (mól/dm3)-koncentrációval, hanem annak negatív logaritmusával, a pH-val ,ill. pOH-val adjuk meg. pH=-lg[H+] pOH=-lg[OH-] Ezek értéke vízre:pH=pOH=7,0 Savas oldatokra: pH <7 7> pOH És a kettő közötti összefüggés 25°C-on minden híg vizes oldatra: pH+pOH=14 (Minél savasabb egy oldat, annál kisebb a pH-ja, minél lúgosabb egy oldat, annál nagyobb a pH-ja.) 2.Miért és hogyan változik meg a víz kémhatása, ha a) salétromsavat, b) NaOH-t oldunk benne? H2O +HNO3 = H3O+ + NO3- Az oxóniumionok túlsúlya miatta kémhatás savas lesz. Vegyünk 1 dm3 oldatot, ebben 0,01 mól HNO3 van oldott állapotban. [H+]=0,01 mól/dm3 pH= -lg[H+]=-lg 0,01=2,0 b)NaOH = Na+ +OH- A hidroxidionok túlsúlya miatt az oldat kémhatása lúgos lesz. Vegyünk 1 dm3 oldatot, ebben 0,01 mól NaOH van oldott állapotban. [OH- ]= 0,01 mól/dm3 pOH= - lg[OH-]=2 --- pH=14-2=12 3. A sók egy része vízben oldva kémhatásváltozást okoz. a, Na2Co3 - lúgos NH4Cl - savas b, NaCO3 ( 2Na++CO[pic] CO[pic]+H2O[pic]HCO[pic]+OH- - lúgos kémhatású NH4Cl (NH[pic]+Cl+ NH[pic]+H2O[pic]NH3+H3O+ - savas kémhatsú A sók hidrolízisekor a vizmolekulákból származó H+ megkötése következtében az a sav és a bázis keletkezik amelyik a sót létrehozta. 4. Hogyan mutatható ki a vizes oldatok kémhatása? A pH-mérésére szolgálnak az indikátorok, melyek azok a természetes (pl. lakmusz ) vagy mesterségesen előállított ( pl. metilnarancs ) gyengén savas vagy lúgos jellegű szerves vegyületek, amelyeknek disszociációja színváltozással jár. Indikátor Savban Lúgban Lakmusz vörös kék Fenolftalein színtelen vörös A pH közelítő pontosságú, gyors meghatározására alkalmasak az ún. univerzál indikátorok. Az univerzál indikátor különböző átcsapási pH-jú indikátorok keverékéből áll, minél több különböző átcsapási pH.jú anyag van benne, annál több pH-változást fog színváltozás alapján jelezni. Az univerzál indikátor forgalomba kerül oldat ill. indikátorpapír formájában. Mindkét esetben mellékelt, pontosan kalibrált színskála segítségével az oldatok pH- ja elég pontosan meghatározható. 5. Milyen szerepe van a kémhatásnak a biológiai folyamatokban? Az emberi szervezet sejtjeiben és vérében a kémhatás enyhén lúgos, pH=7,40 (+- 0,02). Ettől az értéktől 0,4 eltérés már biztosan halálos. Az enzimek működéséhez optimális pH szükséges. A gyomor nyálkahártyájának fedősejtjei sósavat termelnek, így a gyomornedv kémhatása 1-2 -es pH-jú. A lizoszómák belsejében is savas a kémhatás, így el tudják pusztítani az endocitózissal bekerült kórokozókat. A hüvelyben élő tejsavtermelő baktériumok által létrehozott savas kémhatás megakadályozza a hüvelyben a kórokozó baktériumok és gombák elszaporodását.