Răspuns: Încerc, să vă explic, așa cum înțeleg, fenomenele ce au loc la dizolvarea substanțelor din enunț, în apă, cu formarea de soluții, al căror pH este diferit, deși soluțiile au aceeași concentrația molară!
Punctul C este adevărat, din motive bazate, în general pe: a) natura legăturilor chimice din substanțele respective, inclusiv apa-solvent :ionice, covalente polare și nepolare; b) structura moleculei de amoniac, respectiv a acidului acetic; c) efectul de nivelare al apei solvent; c) conceptele de ionizare și de echilibru chimic; d) reacția de hidroliză;e) conceptele de pH, pOH.
Deci, avem explicațiile pentru ordinea creșterii pH-ului soluțiilor acestor substanțe din răspunsul C, astfel:
Explicație:
1) Punem pe scara de pH, valori aproximative de pH, pentru soluțiile respective (pe baza practicii de laborator) și constantele de aciditate, sau de bazicitate, în ordinea creșterii pH-ului , din răspunsul C. Observăm cum variază aciditatea. Scara de pH, se referă la variația concentrației molare a ionilor de H(+) din soluțiile respective:
sol.HCl-------sol.CH3COOH sol. NaCl----------so.NH3...........sol.KOH
pH:0...1.........................3...........................7.........................10.................12.......14,
Ka=1,8.10⁻⁵..........KH₂O=10⁻¹⁴..........Kb=1,8.10⁻¹⁴.....
← Creste aciditatea soluțiilor de la KOH la HCl.
Scara de pOH este inversă, ea se referă la variația concentrației molare a ionilor OH(-) din soluțiile respective:
→ Crește concentrația ionilor de OH(-), deci alcalinitatea (bazicitatea) soluțiilor de la HCl la KOH.
2)Încercăm să explicăm valorile pH-ului soluțiilor cu reacțiile de ionizare, structura chimică, atracții electrostatice, etc.
a) HCl are legătura chimică H-Cl covalentă polară, iar molecula de HCl este un dipol, care se rupe ușor sub atracția sarcinilor parțial electrice din moleculele de apă, care sunt și ele dipol.
H-Cl în soluție apoasă =H(+) +Cl(-)
ionul H⁺ nu poate exista liber: H⁺+H₂O →H₃O⁺
În soluție apoasă de HCl va exista ionul H₃O⁺, care este cel mai tare.
H⁺-Cl⁻ + H⁺-:OH⁻ = H₃O⁺ + Cl⁻
acid1 tare bază2 slabă acid2 tare bază2 slabă
pH-ul =-lg CM de H(+)=-lgCM de HCl dizolvat
b) Acidul acetic, substanță organică CH₃COOH; pe baza practicii este considerat un acid slab, are constanta de aciditate, de mai sus Ka.
Înseamnă că acest acid dizolvat în apă, nu ionizează total în ionii: acetat și hidrogen, soluția sa va conține acid acetic nedizolvat, ionii acetat, hidroniu și ionii din autoionizarea apei.
CH₃COOH dizolvat în H₂O = CH₃COO⁻⁻⁻ + H⁺
H⁺ de la acid + H₂O (solvent) = H₃O⁺
Rezultă: CH₃COOH + H-OH = CH₃COO⁻ + H₃O⁺
acid1slab bază2tare bază1 tare acid2 tare
Explicația, ar fi din structura chimică a moleculei acidului acetic:
CH₃ este o grupare respingătoare de e⁻-→C=O⁻
I
O⁻ - H
Legătura O-H din gruparea carboxil slăbește și cedează H sub acțiunea apei. Dar, se pare că nu toate moleculele de acid acetic ajung la acestă stare, fiindcă apare și o stare de stabilitate, cu instaurarea unui echilibru chimic.
pH soluție= -lg CM ioni H₃O⁺ liberi=-lg( √Ka.CM CH₃COOH neionizat), dacă neglijăm ionizarea apei.
c) NaCl. Avem o sare anorganică, din acidul tare HCl și baza tare NaOH.
Când se dizolvă în apă, au loc reacțiile chimice de ionizare:
NaCl dizolvat=Na⁺ + Cl⁻
H₂O solvent=H⁺+OH⁻
Ionii de Na și Cl sunt neutri acido-bazici,adică nu influențează cu nimic pH-ul apei solvent.
Deci, sarea NaCl se consideră nehidrolizabilă, iar pH-ul soluției este 7, dat de apa, solvent:
pH=-lg K H₂O la 25 grade C. =-lg 10⁻¹⁴
d) NH₃, care în stare gazoasă se dizolvă în apă, fiind foarte solubil. În apă, o parte din amoniacul dizolvat reacționează cu apa, fiindcă N are o pereche de electroni neparticipanți:
:NH₃ + HOH= H :NH₃ (NH₄⁺) + OH⁻
Apa acționează ca un acid slab și se formează ionul OH⁻, care este cea mai tare bază din soluție și va da caracter alcalin.
Soluția de amoniac în apă conține: NH₃ liber, ionii de HO⁻, ionii de NH₄⁻. Reacția nu este totală, are loc cu stabilirea unui echilibru chimic, explicabil și prin cinetica, termodinamica acestei reacții. Cert este că NH₄OH nu poate fi izolat, o explicație ar fi și imposibilitatea să existe 5 covalențe la N (vezi structura moleculei de amoniac).
C M de ioni OH⁻din soluția amoniac=√Kb. C M NH₃ nereacționat
pOH=-lg CM OH(-) și pH-ul soluției=14-pOH
e) KOH dizolvat în apă, ionizează total:
KOH soluție apoasă →K⁺ + OH⁻
Întreaga cantitate de KOH se va găși în soluție sub formă de ioni K și OH, raport molar: 1:1: 1 și ionul OH(-) format va da pH alcalin soluției. Din ionizarea apei se produce o cantitate mică de ioni OH(-)/
C M ioni OH⁻ din soluție=CM KOH dizolvat
pOH=-lgCM KOH; pH=14-pOH.
Specialiștii afirmă că nu există practic o ionizare de 100%, dar nu existî momentan metode de măsurare și acceptăm ideea de 100%.
Nu știu, dacă ați așteptat aceste explicații, dar sper să vă ajute.