1

ASİTLER ve BAZLAR

Asitler

2

Tatları ekşidir. Sirke asetik asit, narenciyeler ise sitrik asit içerirler.

​

Metallerle reaksiyona girdiklerinde H₂ (g) verirler.

​

CO₃^2- ve HCO₃^- ile reaksiyona girdiklerinde ise CO₂ (g) oluşur.

​

Tatları acıdır.

Kayganlık hissi verirler. Birçok sabun baz içerir.

Bazlar

3

4

5

6

Suyun Asit-Baz Özellikleri

asit

konjuge baz

baz

konjuge asit

Suyun otoiyonizasyonu:

H₃O⁺ ; hidronyum iyonu, veya hidratlanmış H⁺

7

Su İyonları Çarpımı

[H₂O] ≈ sabit

K_c[H₂O] = K_su = [H⁺][OH^-]

25^oC’deki saf suda ve sulu çözeltilerde K_su daima sabittir.

25^oC’deki saf suyun iyonları derişimi birbirine eşittir:

[H⁺] = [OH^-] = 1,0 x 10^-7 M, K_su = [H⁺][OH^-] = 1,0 x 10^-14

K_su; suyun iyon çarpımı, suyun iyonlaşma sabiti, veya suyun ayrışma sabiti

8

Örnek

1,3 M H⁺ içeren bir HCl çözeltisindeki OH^- iyonları derişimini hesaplayınız.

K_su = [H⁺][OH^-] = 1,0 x 10^-14

[H⁺] = 1,3 M

= 7,7 x 10^-15 M

9

pH – Asitliğin Ölçüsü

pH = -log [H⁺]

[H⁺] = [OH^-]

[H⁺] > [OH^-]

[H⁺] < [OH^-]

Çözelti

nötral

asidik

bazik

[H⁺] = 1 x 10^-7

[H⁺] > 1 x 10^-7

[H⁺] < 1 x 10^-7

pH = 7,00

pH < 7,00

pH > 7,00

25⁰C’de

10

pH Metre

pH metre 1’den 14’e kadar değişen eşele sahip olmasına rağmen, pH değerleri gerçekte 1’den daha küçük ve 14’den daha büyük olabilir.

11

*Uzun süre hava ile temas eden su, atmosferdeki CO₂ ile H₂CO₃ (karbonik asit) oluşturur:

​

​

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃^-

Mide suyunun düşük pH’sı sindirimi kolaylaştırırken, kanın yüksek pH’ya sahip olması oksijen taşınması için gereklidir.

12

Örnek

Bir ülkede belirli bir günde toplanan yağmur suyunun pH’sı 4,82 olarak ölçülmüştür. Yağmur suyunun H⁺ iyonu derişimini bulunuz.

pH = -log [H⁺] ya da [H⁺] = 10^-pH

Örnek

Bir kan örneğindeki OH^- iyonu derişimi 2,5 x 10^-7 M’dır. Kanın pH’sı kaçtır?

([H⁺] derişimi pH’nın antilogaritması alınarak bulunur.)

13

Kuvvetli elektrolit (%100 ayrışma):

Kuvvetli asitler kuvvetli elektrolitlerdir:

Asit ve Bazların Kuvveti

Zayıf elektrolit (kısmen ayrışma):

14

Zayıf asitler zayıf elektrolitlerdir:

Kuvvetli bazlar kuvvetli elektrolitlerdir:

15

Zayıf bazlar zayıf elektrolitlerdir:

Konjuge asit-baz çiftlerinin özellikleri:

• Kuvvetli bir asidin (HCl gibi) konjuge (eşlenik) bazı (Cl^-) zayıf bir bazdır.
• H₃O⁺ sulu çözeltide bulunabilen en kuvvetli asittir. H₃O⁺ ‘dan daha kuvvetli asitler (HCl gibi) su ile reaksiyona girerek H₃O⁺ ve konjuge bazlarını oluştururlar.
• OH^- iyonu sulu çözeltide bulunabilen en kuvvetli bazdır. OH^- ‘ten daha kuvvetli bazlar (O^2- gibi) su ile reaksiyona girerek OH^- ve konjuge asitlerini oluştururlar:

16

Kuvvetli asit (HCl)

Zayıf asit (HF)

17

Asidin kuvveti artar

Bazın kuvveti artar

18

Örnek

2 x 10^-3 M HNO₃ çözeltisinin pH’sı kaçtır?

HNO₃ kuvvetli bir asittir (%100 iyonlaşır).

pH = -log [H⁺] = -log [H₃O⁺] = -log(0,002) = 2,7

Baş.:

Son:

0,002 M

0,002 M

0,002 M

0,0 M

0,0 M

0,0 M

Örnek

1,8 x 10^-2 M Ba(OH)₂ çözeltisinin pH’sı kaçtır?

Ba(OH)₂ kuvvetli bir bazdır (%100 iyonlaşır).

Baş.:

Son:

0,018 M

0,018 M

0,036 M

0,0 M

0,0 M

0,0 M

pH = 14,00 – pOH = 14,00 + log(0,036) = 12,6

19

Zayıf Asitler ve iyonlaşma sabitleri

K_a, asit iyonlaşma (denge) sabitidir.

Asitlerin büyük çoğunluğu zayıftır. Tek protonlu bir HA zayıf asidinin sudaki iyonlaşmasını ele alalım.

ya da

20

21

Örnek

0,50 M HF çözeltisinin 25^oC’deki pH’sını bulunuz.

Baş. (M)

Değişim (M)

Denge (M)

0,50

0,00

-x

+x

0,50 - x

0,00

+x

x

x

0,50 – x ≈ 0,50

x << 0,50

x² = 3,55 x 10^-4

x = 0,019 M

[H⁺] = [F^-] = 0,019 M

pH = -log [H⁺] = 1,72

[HF] = 0,50 – x = 0,48 M

x = 0,018 M (ihmal yapılmadan)

22

Hangi durumlarda x’in ihmali (yaklaştırma) yapılabilir?

0,50 – x ≈ 0,50

K_a << 1

Eğer x, 0,50’nin % 5’inden küçükse ihmal edilebilir.

x = 0,019

% 5’ten küçük yani ihmal yapılabilir.

Örnek

0.05 M HF çözeltisinin pH’sını bulunuz (25^oC’de).

x = 0,0060 M

% 5’ten büyük

(ihmal yapılamaz)

2. dereceden eşitliklere uygulanan çözümle x = 0,0056 M bulunur.

23

Örnek

0,122 M tek protonlu bir asidin (HA) pH’sı kaçtır (K_a = 5,7 x 10^-4)?

Baş. (M)

Değişim (M)

Denge (M)

0,122

0,00

-x

+x

0,122 - x

0,00

+x

x

x

0,122 – x ≈ 0,122

K_a << 1

x² = 6,95 x 10^-5

x = 0,0083 M

% 5’ten büyük

(ihmal yapılamaz)

24

x² + 0,00057x – 6,95 x 10^-5 = 0

ax² + bx + c =0

x = 0,0081

[H⁺] = x = 0,0081 M

pH = -log[H⁺] = 2,09

25

Zayıf asit çözeltilerinin iyonlaşma yüzdesi, seyreldikçe artar.

(nHA)

=

Çözelti seyreldikçe V artar (1/V azalır). Bu durumda K_a’nın sabit olması için nH⁺ ve nA^- artarken, nHA ise azalır. Bu da iyonlaşma yüzdesini artırır.

26

İki protonlu ve çok protonlu asitler

• Molekül başına birden çok hidrojen iyonu verirler.
• Basamaklı iyonlaşırlar. Her basamakta bir proton kaybederler.
• İyonlaşma sabiti her basamak için yazılabilir.
• Birinci iyonlaşmadaki eşlenik baz, ikinci iyonlaşmada asit olur.

Birinci iyonlaşma sabiti, ikinci iyonlaşma sabitinden büyüktür. Çünkü nötral bir molekülden (H₂CO₃ gibi) bir H⁺ uzaklaştırmak, negatif yüklü iyondan (HCO₃^- gibi) diğer H⁺ iyonunu uzaklaştırmaktan daha kolaydır.

27

Zayıf bazlar ve iyonlaşma sabitleri

K_b, baz iyonlaşma (denge) sabitidir.

Azot atomu üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftinin bir H⁺ iyonu alma yeteneği amonyağın bazlığını sağlar.

28

29

Örnek

0,40 M amonyak çözeltisinin pH’sı nedir?

Baş. (M)

Değişim (M)

Denge (M)

0,40

0,00

-x

+x

0,40 - x

0,00

+x

x

x

0,40 – x ≈ 0,40

x << 0,40

x² = 7,2 x 10^-6

x = 2,7 x 10^-3 M

[OH^-] = 2,7 x 10^-3 M

pOH = -log [OH^-] = 2,57

pH = 14,00-2,57 = 11,43

30

Eşlenik asit-baz iyonlaşma sabitleri arasındaki ilişki

K_a

K_b

K_su

K_aK_b = K_su

31

Molekül yapısı ve asitlerin kuvveti

Asidik

kuvvet artar

Asidin kuvvetini belirleyen iyonlaşmaya H-X bağının kuvveti ve H-X bağının polarlığı etki eder.

HF << HCl < HBr < HI

Halojenür asitlerinde H-F bağı daha polar (F’nin EN’si diğerlerinden büyük) olsa da bağ enerjisi diğerlerinden çok büyük olduğu için bu gruptaki en zayıf asit HF’tir.

32

Oksiasitler

O-H bağının polar olmasını (H⁺ verme eğilimini) sağlayan şartlar:

• Z elektronegatif olmalı ya da
• Z’nin yükseltgenme basamağı büyük olmalı

33

1. Aynı grupta yer alan ve aynı yükseltgenme basamağına sahip olan ancak farklı merkez atom (Z) içeren asitlerin kuvveti

Asidin kuvveti Z’nin elektronegatifliğiyle artar.

HClO₃ > HBrO₃

Asidik

kuvvet artar

Cl, Br’den daha elektronegatif olduğu için oksijen ile paylaştığı elektron çiftini (Cl-O-H) daha fazla çeker.

34

2. Aynı merkez atomuna (Z) farklı sayıda grupların bağlı olduğu oksiasitlerin kuvveti

Z’nin yükseltgenme basamağı arttıkça ona bağlı elektronegatif oksijen atomu sayısı artar bu da asitliği artırır.

HClO₄ > HClO₃ > HClO₂ > HClO

35

Tuzların asit-baz özellikleri

Nötral çözeltiler:

Alkali metal ya da toprak alkali metal iyonu (Be²⁺ hariç) ile kuvvetli bir asidin konjuge bazını (Cl^-, Br^-, ve NO₃^-) içeren tuzlar nötraldir.

Bazik çözeltiler:

Kuvvetli bir baz ve zayıf bir asitten oluşan tuzlar baziktir.

Tuz hidrolizi (tuzun katyonu, anyonu ya da her ikisinin su ile reaksiyonu) genellikle çözeltinin pH’sını etkiler.

36

Asidik çözeltiler:

Kuvvetli bir asit ve zayıf bir bazdan oluşan tuzlar asidiktir.

Çapı küçük ve yükü büyük olan metal katyonları (Al³⁺, Cr³⁺ ve Be²⁺ gibi) ile kuvvetli asitlerin eşlenik bazlarından oluşan tuzlar da asidiktir.

Al³⁺, elektron yoğunluğunu kendisine doğru çekerek O-H bağının polaritesini artırır. Böylece H⁺ iyonlaşır.

Çap arttıkça ve yük azaldıkça (Na⁺ gibi) hidroliz gerçekleşmez.

37

Hem katyonu hem anyonu hidroliz olan tuzlar:

• K_b (anyon) > K_a (katyon) = bazik
• K_b (anyon) < K_a (katyon) = asidik
• K_b (anyon) ≈ K_a (katyon) = nötral

Örneğin, NH₄F çözeltisi asidiktir. Çünkü F^-’nin K_b’si (1,4 x 10^-11), NH₄⁺’nın K_a’sından (5,6 x 10^-10) küçüktür.

​

Benzer şekilde CH₃COONH₄ ve NH₄CN çözeltilerindeki hem anyonlar hem de katyonlar hidroliz olurlar.

38

39

Arrhenius asidi suya H⁺ (H₃O⁺) verir.

Brønsted asidi proton verir.

Lewis asidi elektron çifti alır.

Lewis bazı ise elektron çifti verir.

Lewis asit ve bazları

H⁺

asit

baz

asit

baz

40

Lewis asit-baz reaksiyonlarında tuz ve su oluşmaz. ‘’Lewis asidi’’ terimi genel olarak elektron çifti kabul eden fakat iyonlaşabilir H⁺ iyonu içermeyen maddeler için kullanılır.

Proton alış-verişi yok!

41

Lewis asit

Lewis baz

Lewis asit

Lewis asit

Lewis baz

Lewis baz

TAMPON ÇÖZELTİ