Δίνονται μερικές λυμένες ασκήσεις στα ασθενή οξέα στις οποίες έχουμε επίδραση κοινού ιόντος

1. Χημεία Γ΄ Λυκείου 5ο
Κεφάλαιο: Λυμένες ασκήσεις στα ασθενή οξέα
Δ. Παπαδόπουλος, χημικός 1
5ο
Κεφάλαιο: Λυμένες ασκήσεις στα ασθενή οξέα.
Άσκηση 74 σχολικού βιβλίου, σελίδα 190: Να βρείτε τη [Η3Ο+
] σε διάλυμα που
περιέχει δύο ασθενή οξέα ΗΑ 0,05Μ με ΚαΗΑ = 4·10-5
και ΗΒ 0,1Μ με ΚαΗΒ = 10-5
.
Λύση:
Γράφουμε τους ιοντισμούς των δύο ασθενών οξέων.
ΗΑ + Η2Ο ↔ Η3Ο+1
+ Α-1
Αρχ: 0,05Μ
Αντ: χ Μ
Παρ: χ Μ χ Μ
ΧΙ: 0,05 – χ Μ χ + ψ Μ χ Μ
ΗΒ + Η2Ο ↔ Η3Ο+1
+ Β-1
Αρχ: 0,1Μ
Αντ: ψ Μ
Παρ: ψ Μ ψ Μ
ΧΙ: 0,1 – ψ Μ χ + ψ Μ ψ Μ
Ισχύουν οι προσεγγίσεις.









0,05
χψ)(χ5104
χ0,05
χψ)(χ
αΗΑΚ
][
]1[Α]1Ο3[Η
αΗΑΚ
6102χψ)(χ5-100,2χψ)(χ0,055104χψ)(χ  (1)









0,1
ψψ)(χ510
ψ0,1
ψψ)(χ
αΗΒΚ
][
]1[Β]1Ο3[Η
αΗΒΚ
610ψψ)(χ0,1510ψψ)(χ  (2)
Προσθέτουμε κατά μέλη τις σχέσεις (1) και (2):
 61032ψψχχψ2χ6106102ψψ)(χχψ)(χ
]1Ο3[Η3101,73ψ)(χ61032ψ)(χ 

2. Χημεία Γ΄ Λυκείου 5ο
Κεφάλαιο: Λυμένες ασκήσεις στα ασθενή οξέα
Δ. Παπαδόπουλος, χημικός 1
Άσκηση 1: Να μελετήσετε διάλυμα ασθενούς διπρωτικού οξέος Η2Α συγκέντρωσης
c M. Το Η2Α ιοντίζεται σε δύο στάδια με σταθερές ιοντισμού Κα1 και Κα2 αντίστοιχα.
Για το Η2Α ισχύει 2α1
10
C
Κ 
 .
Λύση:
Στο διάλυμα αποκαθίστανται οι ισορροπίες:
Η2Α + Η2Ο ↔ Η3Ο+1
+ HΑ-1
Αρχ: c Μ
Αντ: χ Μ
Παρ: χ Μ χ Μ
ΧΙ: c – χ Μ χ + ψ Μ χ - ψ Μ
ΗΑ-1
+ Η2Ο ↔ Η3Ο+1
+ Α-2
Αρχ: χ Μ
Αντ: ψ Μ
Παρ: ψ Μ ψ Μ
ΧΙ: χ – ψ Μ χ + ψ Μ ψ Μ
Για τον πρώτο ιοντισμό ισχύουν οι προσεγγίσεις και θα έχουμε:
c
ψ)(χψ)(χ
α1Κ
χc
ψ)(χψ)(χ
α1Κ
Α]2[Η
]1-[HA]1Ο3[Η
α1Κ






 (1)
Για το δεύτερο ιοντισμό θα ισχύει:
ψχ
ψψ)(χ
α2Κ
]1[
]2[Α]1Ο3[Η
α2Κ





 (2)
Συνήθως στα διπρωτικά οξέα ισχύει Κα1 >>Κα2, διότι το Η2Α είναι πολύ πιο ισχυρό
οξύ σε σχέση με το ΗΑ-1
. Λόγω αυτού του γεγονότος ισχύει: χ >> ψ και άρα χ+ψ≈χ
και χ-ψ≈χ.
Οι σχέσεις (1) και (2) γίνονται:
c
2χ
α1Κ  και ψα2Κ  .
Το pH του διαλύματος είναι: pH= - log(χ+ψ) => pH= - logχ.
Το pH του διαλύματος καθορίζεται από το πρώτο στάδιο ιοντισμού.

3. Χημεία Γ΄ Λυκείου 5ο
Κεφάλαιο: Λυμένες ασκήσεις στα ασθενή οξέα
Δ. Παπαδόπουλος, χημικός 2
Άσκηση 2: Να υπολογιστεί το pH του διαλύματος και ο βαθμός ιοντισμού του
ασθενούς οξέος ΗΑ σε υδατικό διάλυμα που περιέχει ΗΑ 1Μ και HCl 0,1 M. Δίνονται
για το ΗΑ: Κα=3·10-5
.
Λύση:
Γράφουμε τις χημικές εξισώσεις ιοντισμού των δύο οξέων:
HCl + H2O → H3O+1
+ Cl-1
Αρχ: 0,1 Μ
Αντι: 0,1 Μ
Παρ: 0,1 Μ 0,1 Μ
Τελ: 0 Μ 0,1 Μ 0,1 Μ
ΗΑ + Η2Ο ↔ Η3Ο+1
+ Α-1
Αρχ: 1 Μ 0,1 Μ
Αντ: χ Μ
Παρ: χ Μ χ Μ
ΧΙ: 1 – χ Μ 0,1+χ Μ χ Μ
Για το ΗΑ έχουμε: 210
1
5103
c
αΚ 

 .
Άρα για το ασθενές οξύ ΗΑ μπορούν να γίνουν οι προσεγγίσεις και λόγω επίδρασης
κοινού ιόντος θεωρούμε ότι ισχύουν οι προσεγγίσεις 1 – χ ≈1 Μ και 0,1 + χ ≈0,1 Μ.
4103χχ0,15103
1
χ0,15103
χ1
χχ)(0,15103
[HA]
]1[Α]1Ο3[Η
αΚ 







Είναι [Η3Ο+1
]ολ=0,1+χ≈0,1 Μ.
Άρα pH = - log[H3O+1
] => pH = - log0,1 => pH = 1.
Ο βαθμός ιοντισμού του ασθενούς οξέος ΗΑ είναι:
4103α
1
4103
α
1
χ
α 

 ή α=0,03%.
Το pH του διαλύματος καθορίζεται από το ισχυρό οξύ HCl.

4. Χημεία Γ΄ Λυκείου 5ο
Κεφάλαιο: Λυμένες ασκήσεις στα ασθενή οξέα
Δ. Παπαδόπουλος, χημικός 3
Άσκηση 3: Να υπολογιστεί το pH του διαλύματος και ο βαθμός ιοντισμού του
ασθενούς οξέος ΗΑ σε υδατικό διάλυμα που περιέχει ΗΑ 1Μ και HCl 10-3
M. Δίνονται
για το ΗΑ: Κα=3·10-5
, log6 = 0,78.
Λύση:
Γράφουμε τις χημικές εξισώσεις ιοντισμού των δύο οξέων:
HCl + H2O → H3O+1
+ Cl-1
Αρχ: 10-3
Μ
Αντι: 10-3
Μ
Παρ: 10-3
Μ 10-3
Μ
Τελ: 0 Μ 10-3
Μ 10-3
Μ
ΗΑ + Η2Ο ↔ Η3Ο+1
+ Α-1
Αρχ: 1 Μ 10-3
Μ
Αντ: ψ Μ
Παρ: ψ Μ ψ Μ
ΧΙ: 1 – ψ Μ 10-3
+ψ Μ ψ Μ
ψ1
ψψ)(10
103
][
][Α]Ο[Η
Κ
3
5
11
3
α









(1)
Για το ΗΑ έχουμε: 210
1
5103
c
αΚ 

 . Αν θεωρήσουμε 1 – ψ ≈ 1 και 10-3
+ ψ ≈10-3
από την (1) προκύπτει: 2
3
5
103ψ
1
ψ10
103 




 .
Η τιμή αυτή επαληθεύει την προσέγγιση 1 – ψ ≈ 1, ενώ δεν ικανοποιεί την
προσέγγιση 10-3
+ ψ ≈ 10-3
, αφού ψ > 10-3
.
Έτσι επιτρέπεται μόνο η προσέγγιση 1 – ψ ≈ 1. Ο υπολογισμός της τιμής του ψ
προκύπτει από τη λύση δευτεροβάθμιας εξίσωσης. Από τη σχέση (1) θα έχουμε:
3
3
5
105ψ
1
ψψ)(10
103 




 .
Άρα [Η3Ο+1
] = 10-3
+ ψ = 10-3
+ 5∙10-3
= 6∙10-3
Μ.
pH = - log[H3O+1
] = - log (6∙10-3
) = 3 – log 6 = 3 – 0,78 = 2,22.
Ο βαθμός ιοντισμού του ΗΑ είναι: 3
3
105
1
105
1
ψ
α 



 ή α=0,5%.
Η [Η3Ο+1
]ολ άρα και το pH του διαλύματος εξαρτώνται από τον ιοντισμό τόσο του
ισχυρού όσο και του ασθενούς οξέος.
Παρατήρηση: Η επίδραση ενός ισχυρού ηλεκτρολύτη στον ιοντισμό ενός ασθενούς
ηλεκτρολύτη εξαρτάται από τη συγκέντρωση του ισχυρού ηλεκτρολύτη και από τη
σταθερά ιοντισμού του ασθενούς ηλεκτρολύτη.
 Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση του ισχυρού ηλεκτρολύτη τόσο μεγαλύτερη
είναι η επίδρασή του στον ιοντισμό του ασθενούς ηλεκτρολύτη.
 Όσο μικρότερη είναι η τιμή της Κα (ή της Κb), τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση
του ισχυρού ηλεκτρολύτη στον ιοντισμό του ασθενούς ηλεκτρολύτη.

5. Χημεία Γ΄ Λυκείου 5ο
Κεφάλαιο: Λυμένες ασκήσεις στα ασθενή οξέα
Δ. Παπαδόπουλος, χημικός 4
Άσκηση 4: Υδατικό διάλυμα H2SO4 έχει συγκέντρωση 0,04 Μ. Να υπολογίσετε:
α) Τις συγκεντρώσεις των ιόντων Η3Ο+1
, HSO4
-1
και SO4
-2
στο διάλυμα.
β) Το βαθμό ιοντισμού στο δεύτερο στάδιο.
Το H2SO4 ιοντίζεται πλήρως στο πρώτο στάδιο, ενώ στο δεύτερο στάδιο είναι
Κα2=1,2∙10-2
.
Λύση:
Το Η2SO4 είναι διπρωτικό οξύ και έχει δύο στάδια ιοντισμού:
1ο
στάδιο: Η2SO4 + H2O → H3O+1
+ HSO4
-1
Αρχ.: 0,04 Μ
Αντ.: 0,04 Μ
Παρ.: 0,04 Μ 0,04 Μ
Τελ.: 0 Μ 0,04 Μ 0,04 Μ
2ο
στάδιο: HSO4
-1
+ H2O ↔ H3O+1
+ SO4
-2
Αρχ.: 0,04 Μ 0,04 Μ
Αντ.: - χ Μ
Παρ.: χ Μ χ Μ
ΧΙ.: 0,04 – χ Μ 0,04 + χ Μ χ Μ
Για το 2ο
στάδιο ιοντισμού ισχύει: 2
2
α2
100,3
0,04
101,2
c
Κ 



 , οπότε δεν
επιτρέπονται οι προσεγγίσεις. Αντικαθιστώντας στην έκφραση της Κα2 θα έχουμε:
0104,8χ105,2χ
χ0,04
χχ)(0,04
101,2
][HSO
][SO]Ο[Η
Κ 4222
1
4
2
4
1
3
α2 




 


.
Με επίλυση της δευτεροβάθμιας εξίσωσης προκύπτει χ = 0,008 Μ. Άρα στην
κατάσταση χημικής ισορροπίας θα είναι:
[Η3Ο+1
] = 0,04 + χ = 0,04 + 0,008 = 0,048 Μ,
[HSO4
-1
] = 0,04 – x = 0,04 – 0,008 = 0,032 M και
[SO4
-2
] = 0,008 M.
β) Ο βαθμός ιοντισμού στο δεύτερο στάδιο είναι: 0,2
0,04
0,008
0,04
χ
α2  , ή α2 = 20%.
Παρατηρήσεις:
1) Κατά τον ιοντισμό του H2SO4, τα ιόντα Η3Ο+1
που προκύπτουν από το πρώτο
στάδιο ιοντισμού μετατοπίζουν προς τα αριστερά την ισορροπία ιοντισμού στο
δεύτερο στάδιο (επίδραση κοινού ιόντος).
2) Στο δεύτερο στάδιο ιοντισμού είναι Κα2=1,2∙10-2
, οπότε η [Η3Ο+1
] που προκύπτει
από το δεύτερο στάδιο δεν είναι αμελητέα σε σχέση με το πρώτο στάδιο. Η
δυνατότητα να γίνουν οι προσεγγίσεις (c – χ ≈ c και c + χ ≈c) εξαρτάται από την
αρχική συγκέντρωση c του H2SO4. Για παράδειγμα, όταν c = 2 M επιτρέπονται οι
προσεγγίσεις ενώ όταν c = 0,05 M δεν επιτρέπονται.