chp5 acids and bases

Question 1

Define acids and bases according to Arrhenius, Brönsted και Lowry, and Lewis

Answer 1

Κατά Arrhenius:
οξέα = οι ενώσεις που δίνουν Η+ σε υδατικό διάλυμα
βάσεις = οι ενώσεις που δίνουν ΟΗ−

Κατά Brönsted και Lowry:
- οξέα (HA)= οι ενώσεις που δρουν ως δότες πρωτονίων
βάσεις (B) = οι ενώσεις που δρουν ως δέκτες πρωτονίων.
- Το οξύ και η αντίστοιχη βάση του αποτελούν ένα συζυγές ζεύγος.
- Όσο ισχυρότερο είναι το οξύ τόσο ασθενέστερη είναι η συζυγής βάση του, και αντίστροφα

Κατά Lewis:
οξέα = οι ενώσεις που δρουν ως δέκτες ζεύγους e−
βάσεις = οι ενώσεις που δρουν ως δότες ζεύγους e−

Question 2

what are πρωτολυτικές αντιδράσεις

Answer 2

It’s the overall reaction of acids and bases according to Bronsted and lowry:
ΗΑ + Β ⇌ Α− + ΗΒ+
οξύ + βάση ⇌ συζ. βάση+ συζ. οξύ
Its ισορροπία ευνοεί το σχηματισμό του ασθενέστερου οξέος και της ασθενέστερης βάσης bc it’s the more stable since it’s less reactive.

Question 3

Define weak and strong acid and bases

Answer 3

1) Ισχυρά οξέα = ιονίζονται πλήρως σε υδατικά δ/τα.
HCl + H2O → H3O+ + Cl−

2) Ισχυρές βάσεις = ιονίζονται πλήρως σε υδατικά δ/τα.
NaOH → Na+ + OH−

3) Ασθενή οξέα = οι ουσίες που ιονίζονται μερικώς σε υδατικά
διαλύματα αποβάλλοντας H3O+(ή Η+).
CH3COOH + H2O ⇌ H3O+ + CH3COO−

4) Ασθενείς βάσεις =οι ουσίες που ιονίζονται μερικώς παράγοντας
ιόντα OH- σε υδατικά διαλύματα.
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH −

Question 4

Give 3 types of molecules reacting in the acid and bases reactions and their subtypes

Answer 4

Τύποι οξέων:
- Μοριακά: HNO3, H2SO4, H2O, CH3COOH
- Ανιοντικά: HSO4−, H2PO4−, HPO42−, SH−
- Κατιοντικά: NH4+, [Al(H2O)6]3+

Τύποι βάσεων:
- Μοριακές: NΗ3, CH3ΝH2, H2O
- Ανιοντικές: HSO4−, OH−, I−, CO3 2−
- Κατιοντικές: [Al(H2O)5OH]2+

Αμφιπρωτικές ουσίες:
= οι ουσίες που μπορούν να δράσουν και ως οξέα ή βάσεις
eg H2O —> 2Η2Ο ⇌ H3O+ + ΟΗ−

Question 5

what is kb and ka

Answer 5

= μέτρο της ισχύος ενός οξέος ή μιας βάσης σε συγκεκριμένη temp.
Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή της σταθεράς ιονισμού του οξέος (ηλεκτρολύτη), τόσο πιο ισχυρό είναι το οξύ.

Question 6

what is pka?

Answer 6

↑ pka ↓ ka ↓ strength of acid
pΚa = -logΚa

Question 7

define/ explain Βαθμός διάστασης ή ιονισμού, α

Answer 7

= εκφράζει την ισχύ ενός ηλεκτρολύτη
= αριθμό των μορίων ηλεκτρολύτη που έχουν διασταθεί προς τον
συνολικό αριθμό των μορίων του ηλεκτρολύτη.

the value can range from 0-1, 1 being complete dissociation into ions

Question 8

how to calculate a

Answer 8

[H+]=[A−]=a.C
ka =a2.c / 1- a or concentration of products/ conc of reactant

• when we do the RICE table, the +/- x in the C is actually a
• [H+]=[A−] = x2
• the concentration of the reactant is C - a BUT we ignore the -x bc it makes calculations easier
• to check if it’s right we do the % of ionization which is [H+]/C x100 —> if it’s less than 5% then the answer is correct.

Question 9

list παράγοντες που επηρεάζουν την ισχύ οξέων & βάσεων

Answer 9

1) Φύση διαλύτη:
the strength of an acid depends both on the ability of an acid to donate H+ and the ability of a base to accept them.

2) Temp:
the reaction are endo so an increase of temp shifts to RHS so αυξάνεται η ισχύς των οξέων ή βάσεων.

3) Δομή μορίου οξέος ή βάσης:
. ↑ ηλεκτροαρνητικό the atom that has the H ↑ πολωμένος είναι ο δεσμός Η-Χ —> easier for the H to unbind
eg1 Η-CH3 < H-NH2 < H-OH < H-F
. ↑ radius ↑ μήκος του δεσμού ↑ ασθενής δεσμός ↑ easy release H
eg2 ΗF < HCl < HBr < HI

Question 10

how to solve for the κοινου ιοντοσ

Answer 10

make a RICE table and get the ka to get the concentration of H+

Question 11

what is the difference in ionization between weak vs polyprotic acids?

Answer 11

Τα πολυπρωτικά (ή πολυβασικά) οξέα ιοντίζονται σε περισσότερα από ένα στάδια, τα οποία χαρακτηρίζονται από τις σταθερές ιοντισμού
eg Κa,1, Κa,2 … and usually ka1> ka2

Question 12

why is ka1 bigger than ka2

Answer 12

1) πρώτο ιοντισμό τα Η+ απομακρύνονται από ουδέτερο μόριο, ενώ στους επόμενους από αρνητικά φορτισμένα ιόντα.

2) έχουμε επίδραση κοινού ιόντος = τα Η+ που παράγονται στον πρώτο ιοντισμό, μετατοπίζουν τις ισορροπίες των υπολοίπων προς τα αριστερά.

Question 13

how to write the Oλική σταθερά ιονισμού for polyprotic acids

Answer 13

1. write the ka for each stage
2. add them together by x and removing any common factors

Question 14

what is the Ισοστάθμιση μάζας for polyprotic

Answer 14

??

Question 15

what is the link between ka and kb

Answer 15

ka x kb = [OH-][H+] = kw

Question 16

what is the επίδραση ιοντικής ισχύος στη σταθερά ιονισμού

Answer 16

Ka0 = θερμοδυναμική σταθερά ιονισμού
γ’ = παράγοντας ενεργότητας που υπολογίζεται από τους
συντελεστές ενεργότητας

Κa0=Κaγ’
Ka0 = the a of reactants / a of products
Kaγ = the γ of reactants / γ of products

Question 17

why is water such a used solvent

Answer 17

why ? μπορεί να διαλυτοποιήσει μεγάλο αριθμό ουσιών
How?
- πολικότητα του ομοιοπολικού δεσμού Η−Ο (διαφορά ηλεκτροαρνητικότητας 3.5- 2.1=1.4)
- σχηματισμός διπόλου με μεγάλη διπολική ροπή = μεγάλη διηλεκτρική σταθερά

Question 18

what substances dissolve in water?

Answer 18

• Οι πολικές ενώσεις διαλύονται εύκολα στο νερό (πολικός διαλύτης) —> and if περιέχουν στο μόριό τους άτομα που μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με το νερό, π.χ., Ν, Ο, και F, είναι πολύ πιο διαλυτές στο νερό.
• μη ιοντικής ένωσης δεν υπάρχει κάποια πολική ομάδα, τότε αυτή δεν διαλύεται στο νερό eg CCl4 —> BUT διαλύονται εύκολα μεταξύ τους

Question 19

describe the ionization of water

Answer 19

2Η2Ο ⇌ Η3Ο+ + ΟΗ−
= μια αντίδραση μεταφοράς ενός πρωτονίου από ένα μόριο νερού προς ένα γειτονικό του.
Why?
Επειδή τα Η+ είναι τα μικρότερα θετικά ιόντα σε μέγεθος και
έλκονται ισχυρά από το αρνητικό μέρος των διπόλων μορίων
του νερού, είναι αδύνατον να υπάρχουν στο νερό σε
ελεύθερη κατάσταση which is why it’s written as H3O+ INSTEAD OF: Η2Ο ⇌ Η+ + ΟΗ−

Question 20

What affects the value of Kw

Answer 20

• ↑ temperature ↑kw
• ↑ την ιοντική ισχύ του διαλύματος ↑ kw, λόγω των διιοντικών έλξεων

Question 21

formula for pH and pOH

Answer 21

pH = -log[H+]
pOH = -log[OH−]
Kw=[H+][OH−]=1x10-14 so each one is 1x10-7 M

Question 22

name 2 ways to measure the pH experimentally

Answer 22

1) Πεχαμετρικό χαρτί
= ειδικό χαρτί διαποτισμένο με ένα πρωτολυτικό δείκτη ή μίγμα δεικτών, το οποίο αλλάζει χρώμα ανάλογα με το pH του διαλύματος.

2) Πεχάμετρο
= ειδικό όργανο που αποτελείται από 2 ηλεκτρόδια (το ενδεικτικό ηλεκτρόδιο (υάλου) και τοηλεκτρόδιο αναφοράς (καλομέλανος)), των οποίων μετρείται η διαφορά δυναμικού που αναπτύσσεται
μεταξύ τους και αποτελεί μέτρο του pH του
διαλύματος.

Question 23

what are Πρωτολυτικοί δείκτες

Answer 23

= ασθενή οργανικά οξέα ή βάσεις που έχουν την ιδιότητα να αλλάζουν χρώμα σε καθορισμένα όρια pH.

Question 24

how do indicators work

Answer 24

ΗΔ ⇌ H+ + Δ−
acid colour basic colour
so when an acid is added equilibrium shifts to the LHS, and when a base is added the equilibrium shifts to the RHS

Question 25

what is the formula and value of pKΗΔ

Answer 25

KΗΔ = conc of reactants/ products
so that means pH=pKΗΔ -log [ΗΔ] /Δ-

Values: pH = pKΗΔ ± 1 to show a change in color
if the pH > pKΗΔ + 1 it gets the basic color
if the pH < pKΗΔ - 1 it gets the acid color

Question 26

Που χρησιμοποιούνται οι δείκτες?

Answer 26

1) Για τον υπολογισμό, κατά προσέγγιση, της τιμής του pH
ενός διαλύματος (χρωματομετρική μέθοδος).

2) Για τον προσδιορισμό του ισοδύναμου σημείου κατά την
ογκομετρική μέθοδο

Question 27

what criteria are needed to consider an indicator useful

Answer 27

• θα πρέπει το όξινο χρώμα να διακρίνεται εύκολα από το βασικό
• η αλλαγή χρώματος να γίνεται σε στενή περιοχή pH
• να μην αντιδρά με άλλη ουσία του διαλύματος, εκτός από το Η+ και ΟΗ-

Question 28

give reasons for Σφάλματα στον προσδιορισμό του pH με δείκτες

Answer 28

1) μεταβολής της σταθεράς και του βαθμού ιονισμού του δείκτη
2) the change in [ΗΔ]/[Δ-] που συμβαίνει παρουσία ουδέτερων αλάτων, λόγω αλλαγής της θερμοκρασίας ή του διαλύτη

Question 29

what are ρυθμιστικά διαλύματα

Answer 29

= διαλύματα των οποίων το pH παραμείνει πρακτικά σταθερό, όταν προστεθεί μικρή ποσότητα ισχυρών οξέων ή βάσεων, ή όταν αραιωθούν.
—> περιέχουν ένα ασθενές οξύ και τη συζυγή του βάση (ΗΑ/Α-) ή μια ασθενή βάση και το συζυγές της οξύ (Β/ΒΗ+).

Question 30

how do buffer solutions work

Answer 30

το προστιθέμενο ισχυρό οξύ ή βάση αντιδρά με τα συστατικά του ρυθμιστικού δ/τος και παράγεται νερό ή ασθενές οξύ ή ασθενής βάση, προκαλώντας έτσι μόνο μικρή μεταβολή του pH.
Eg CH3COO- + HCl → CH3COOH + Cl-
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Question 31

name some important criteria needed when picking/making a buffer solution

Answer 31

1. Τα συστατικά του ρυθμιστικού δ/τος δεν πρέπει να αντιδρούν με
   αυτά του ρυθμιζόμενου συστήματος.
2. Επιλογή ασθενούς οξέος ή βάσης με pKa=pH ή pKb=pOH για
   μέγιστη ρυθμιστική χωρητικότητα.
3. Οι συγκεντρώσεις των συστατικών του ρυθμιστικού δ/τος πρέπει να είναι αρκετά μεγάλες (0.1 Μ – 1.0 Μ).

Question 32

what is the Henderson Hasselbach equation for the dissociation of an acid used to estimate the pH of a buffer solution

Answer 32

pH = pka + log [A-] / [HA]
Made from the equation of weak monoprotic acids:
ΗΑ ⇌ Η+ + Α−

Question 33

how to find the new pH of a buffer

Answer 33

1. write formula for mixing of buffers
2. find the original pH (using the actual C of the 2)
3. Find the initial mol = V. C
4. Do RICE and make sure the new added solution equals to 0 at the end
5. Find the new mol from the new C
6. Find the new pH
   NB pH = pka + log10 (base/acid)

Question 34

how to find the needed volume to make the buffer solution

Answer 34

??????