Speaker A
Dobry wieczór, moi drodzy. Witajcie serdecznie na kolejnych zajęciach z chemii. Dzisiaj zajmiemy się aspektem obliczeniowym, bardziej zaawansowanie, mianowicie będziemy obliczać pH, wytłumaczę prawo rozcieńczeń Ostwalda i zrobimy coś z iloczynem rozpuszczalności. Zależy mi na tym przede wszystkim, abyście zrozumieli, jak robić typowe zadania z tego działu i tym podobne. Podstawowe reguły wam przedstawię i postaram się, aby to było maksymalnie zrozumiałe. Jeżeli macie do mnie jakieś pytania, proszę zadawajcie za pomocą opcji pytania i odpowiedzi. Tymczasem przejdę na tablicę, nadzieję, że wszystko dobrze widać i teraz, moi drodzy, tak zaczniemy sobie od krótkich definicji. Może na pierwszy ogień weźmy sobie dysocjację. Co to ten stopień jest? Mam nadzieję, że pamiętacie, czym dysocjacja jest, czyli rozpad na rozpad na rozpuszczalnika polarnego. Przykładem niech będzie dysocjacja siarczanu pod wpływem wody, rozpada się na K+ i S042-. Jeżeli macie jakieś wątpliwości co do znaków w przypadku jonów czy tam i ogólnie tego, jak one wyglądają, to zawsze pamiętajcie, tabela rozpuszczalności na maturze to jest ściąga legalna, ściąga, z której możecie te jony spisywać. No i ładunek jonu oznacza jego wartościowość, tak? Czyli generalnie w tym związku mamy dwa kationy sodowe, bo każdy jest plus jednowartościowy, no i jeden anion siarczanowy SO4, on ma d minus ładunek, jest dwuwartościowy, wszystko się zgadza. I tak rozpada się to nam tylko, wiecie, wszystko zależy od tego, jaki to jest elektrolit, on może w różnym stopniu się rozpadać. No i załóżmy sobie, że dobrze rozpuszczalne, to tutaj w okolicy nawet i 100%, cała praktycznie rozpuszczona sól od razu dysocjuje. Generalnie w przypadku soli to nie jest aż takie istotne, ważniejsze są kwasy i zasady, tam bywa różnie. Na przykład weźmiecie sobie takiego HCl, to on pod wpływem wody fajnie rozpada się nam na H+, jest w okolicach powiedzmy 100%, 100% z tego, co się w wodzie rozpuściło, tak? Ale kiedy weźmiemy na przykład taki kwas octowy, który dysocjuje nam na proton i anion octanowy CH3COO-, to tutaj jego stopień może być 5 albo nawet mniejszy, prawda? I to jest władza. Generalnie możemy powiedzieć, że jak coś jest bardzo mocne, to dysocjuje w okolicy 100%. Z boku napiszę wam przykłady, będzie to NaOH, prawda, HCl i tak dalej, tylko że ten stopień dysocjacji H2O, H3O+, tego jest pełno. Ten stopień dysocjacji on będzie zależny od stężenia. Dlaczego? Dlatego, że jak macie elektrolit, jest powiedzmy sobie nawet, jak on jest słaby, jest dużo wody, jest on mało stężony, jest rozcieńczony, ale jest dużo wody, to wody może go w sposób, że tak powiem, efektowny dobrze rozcieńczyć, tak, dobrze zowa. W związku z czym podrośnie. Zaraz to wam wyprowadzę obliczeniowo, ale ten stopień nie jest miarą mocy jakiegoś elektrolitu, kwasu czy zasady. Trzeba stosować takie jednostki, są bardziej uniwersalne. Przykładem tutaj będzie stała dysocjacji. Generalnie określa się taki wzorzec, bierze się nowy kwas, czyli pisany HR, który nam dysocjuje na H+ i R-, co nie? No i stała dysocjacji to jest po prostu stała równowagi tej reakcji, tylko że nie bierzemy w ogóle pod uwagę tutaj wody z racji tego, że woda stanowi środowisko reakcji, nawet jeżeli byśmy ją dopisali po lewej, a tutaj hydroniowy, dlatego po prawej stronie mamy H+ i R-, przepraszam, dzielone na HR, to co niezdysocjowane. Tę stałą równowagi nam to daje. Musimy sobie jeszcze wyprowadzić pojęcie stopnia dysocjacji. No i załóżmy sobie, że w tym przypadku, jak mamy kwas octowy, tego kwasu, moi drodzy, zrobiliśmy roztwór, który był 0,2 molowy, prawda, i to jest jego stężenie, a z tego 0,2 właśnie zaledwie 0,01. I pamiętajcie, że ta liczba to jest tego, co zdysocjowane. Bo jeżeli na przykład byłby to jakiś kwas dwuprotonowy czy zasada, na przykład COH2, raz wzięta tam z dwoma grupami hydroksylowymi, to wtedy nie bierzemy pod uwagę tej wartości, co nam wyjdzie po prawej stronie, tylko tego, z czego to powstało, czyli ile uległo dysocjacji. No i w przypadku tego naszego kwasu octowego na 1 litr uległo 0,01 mola, co daje nam właśnie wartość 5,5. Tak i to jest stosunek, stosunek tego, co nam do całości. To może być albo molowy zdysocjowane do całkowite, albo stężeniowy, czyli stężenie zdysocjowane tego, który uległ dysocjacji, razy przez stężenie całkowite. Można używać procentów, można używać, trę mieszać, dlatego przy każdej najbliższej okazji zamieniam na zwykłą liczbę, tak? I taki zabieg pozwala uniknąć nieporozumień związanych z procentem. No w każdym razie symbol to jest tak jak pisałem wcześniej alfa, no i stopień dysocjacji. Od tego bowiem musimy sobie wyjść, żeby nasze dalsze obliczenia miały sens. Proszę chwilę cierpliwości. Dobrze, widzę, jest rozmyty obraz, sekundkę, postaram się coś zaradzić na temu. Czy nadal jakieś problemy techniczne z obrazem? Napiszcie mi proszę na czacie, czy wszystko jest okej. Dobrze, wracam na tablicę. Dobrze, moi drodzy, w do tematu tutaj, sprawa z tym stopniem, rozwiążemy teraz. Popatrzcie sobie na ten nasz jednoprotonowy kwas, trochę miejsca. No to tam stężenie, tylko załóżmy sobie tam alfa, prawda, odsetek tego, co nam powstało. No i proporcjonalnie z tego alfa mamy tak alfa razy stężenie, prawda? I z tego alfa razy stężenie też protonów, ale zakładamy, że ten wodór, który dostarcza nam kwas, jest w przeważającej większości wobec tego, który mamy z wody, czyli w ogóle pod uwagę autodysocjacji zakładamy, że to jest tyle rzędów wielkości różnicy, że tylko ten wodór zwykły ma wpływ. Dzięki temu, że równa jest, wychodzi molowo je do, je do, je i teraz popatrzcie, co ja mogę zrobić z moją stałą dysocjacji. Przyjrzyjcie się proszę HR, R, po prostu H+, K, tak? A na dole mam nadal moje stężenie tych zdysocjowanych. No i teraz tak, popatrz na to, skoro H+ to jest alfa razy C, no to wróć do tego alfa razy C i to jeszcze daje do kwadratu. Spodem mam resztę z tego, co miło, czyli całość odjąć to, co zostało, czy to co będzie to alfa kwadrat razy C razy K przez C, wyłączam przed minus 1 minus alfa. No i patrzcie, co mi się pięknie skraca, stężenie z kwadratem mamy C razy alfa kwadrat przez 1 minus alfa i to równa się K. Jeszcze powtórzę, to, moi drodzy, jest słynne prawo rozcieńczeń dla kwasu, który jest jednoprotonowy. Jeżeli ma pozostałe protony, tylko że problem pojawia się w momencie, kiedy ktoś od was oczekuje obliczenia alfy, pewnie się domyślacie, to tutaj wyjdzie nam równanie kwadratowe, nie najlepsza rzecz w chemii. Także pokażę jeszcze formę uproszczoną, kiedy ona obowiązuje. Forma oszczędna, elektrolit jest dostatecznie słaby, mianowicie spełnia warunek, że jego stopień dysocjacji jest mniejszy lub równy 5%, czyli 0,05, i wtedy możemy użyć formy, która wygląda tak, że pomijamy mianownik. Czyli będzie K równe C razy alfa kwadrat i z tego wyprowadzę sobie od razu wzór na alfę. Alfa równa pierwiastek z K przez C. Mogę też zamiast nie zawsze mamy alfę, żeby stosować uproszczoną formę. Co więcej, no to ta uproszczona wcale nie musi być używana, więc ja tutaj za alfę podstawię, to znaczy inaczej, do tej nierówności wam K równe 0,05, 5, przepraszam. No i teraz tak, możemy sobie zrobić to tak, tutaj dajemy kwadrat. Jest to nierówność, gdzie spodziewamy się oczywiście tylko zawsze dodatnich wartości, dlatego zwyczajnie w świecie wstawiam K razy C jest mniejsze lub równe i to jest tak 5 set do kwadratu, czyli K na C będzie mniejsze lub równe 25, przez to będzie 10000, daje przeliczeniu. Pozwolicie, wezmę kalkulator, żeby się nie pomylić, 144 i to jest drugi warunek, jest pod poszczególne elementy, kiedy możecie stosować formę uproszczoną. Zdecydowanie bardziej się tamta nierówność przydaje. No i jeszcze raz prawo rozcieńczeń, to jest to forma niezmieniona, tu jest warunek pierwszy dla formy niezmienionej, sama forma uproszczona i warunek drugi dla formy uproszczonej. Zaraz zrobimy sobie jakieś przykładowe zadanie, ewentualnie zobaczyć, czy nie macie do mnie jakichś pytań. Okej, wszystko się poprawiło z odbiorem, także myślę, że jak tak, to będzie spoko. Możemy sobie wracać do pracy. [Muzyka] I teraz przykładowe, moi drodzy, wygląda tak. Załóżmy sobie, interesuje nas stopień dysocjacji kwasu, który jest jednoprotonowy, który posiada stałą dysocjacji rzędu 1,8 x 10 do minus pi. Stałą podajemy zawsze bez wymiaru, tutaj nie ma znaczenia i jednostka, nawet jeżeli taka byłaby. Następnie wiemy, że stężenie jest równe 0,01. Taki mamy roztwór.