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17.10
PH가 조성에 미치는 영향
H2CO3의 해리1
H2CO3(aq)+H2O(l) ↔ H3O(+)(aq)+HCO3(-)(aq)
H2CO3의 Ka1
[H3O(+)][HCO3(-)]/[H2CO3]=4.3x10(-7)
H2CO3의 해리2
HCO3(-)(aq)+H2O(l) ↔ H3O(+)(aq)+CO3(2-)(aq)
H2CO3의 Ka2
[H3O(+)][CO3(2-)]/[HCO3(-)]=5.6x10(-11)
H2CO3의 분률1
[H2CO3]/[H2CO3]+[HCO3(-)]+[CO3(2-)]
Ka1변형
[HCO3(-)]/[H2CO3]=Ka1/[H3O(+)]=4.3x10(3)
Ka2변형
[CO3(2-)]/[HCO3(-)]=Ka2/[H3O(+)]=0.56
H2CO3의 분률2
분률1식을 [HCO3(-)]로 나눈후 Ka1변형식과 Ka2변형식을 대입하여 구한다
H2CO3의 분률3
1.6x10(-4)
HCO3(-)의 분률
[HCO3(-)]/[H2CO3]+[HCO3(-)]+[CO3(2-)]
CO3(2-)의 분률
0.68-1.6x10(-4)=32%
PH10에서 가장 우세한 화학종
HCO3(-)으로 68%이다
H2CO3의 분률의 의미
1.6x10(-4)으로 PH10에서도 소량존재한다
삼양성자산(H3A)의 제1완충지점
[H3A]=[H2A(-)]
삼양성자산(H3A)의 제1당량점
[H3A]가 [H2A(-)]로 전량전환
제1당량점의 PH
2PH=pKa1+pKa2
삼양성자산(H3A)의 제2완충지점
[H2A(-)]=[HA(2-)]
삼양성자산(H3A)의 제2당량점
[H2A(-)]가 [HA(2-)]로 전량전환
제2당량점의 PH
2PH=pKa2+pKa3
삼양성자산(H3A)의 제3완충지점
[HA(2-)]=[A(3-)]
삼양성자산(H3A)의 제3당량점
[HA(2-)]가 [A(3-)]로 전량전환
제3당량점의 PH
PH=pKa3
17.11
용해평형
AgCl(s)를 H2O에 넣어 평형을 이룬다'의 의미
포화용액(녹을만큼 녹았다)
AgCl(s)↔Ag(+)(aq)+Cl(-)(aq)'의 의미
포화용액(녹을만큼 녹았다)
위식의 평형상수
Ksp=[Ag(+)][Cl(-)]
Ksp1
포화상태에서 평형상수
Ksp2
용해도곱상수=용해도곱
Ksp와 온도
평형상수가 온도에 따라 바뀌므로 Ksp도 온도에 따라 바뀐다
Ksp의 활용
용해도를 알 수 있다
용해도1
화학반응에서 앞의 계수가 1인 화학종의 몰농도
용해도2
1L를 기준으로한 몰수
용해도의 단위
mol/L
AgCl(s)의 용해도
χ=루트Ksp
용해도의 성질
세기성질(물을 더 넣는다고 더 녹지 않는다)
17.13
용해도에 영향을 미치는 요인들
17.13-Ⅰ
공통 이온 효과
MgF2(Ksp:7.4x10(-11))의 용해도
4s(3)=7.4x10(-11)→s=2.6x10(-4)
0.1M NaF에서 MgF2의 용해도
s(0.1+2s)(2)=7.4x10(-11) → s=7.4x10(-9)(용해도가 작아짐)
[Ag(+)]-[Cl(-)]의 용해그래프
쌍곡선
[Ag(+)]-[Cl(-)]에서 면적
Ksp
[Ag(+)]-[Cl(-)]에서 [Cl(-)]를 알때 [Ag(+)]구하기
[Cl(-)]에서 기울기1인 직선의 y축 지점이 [Ag(+)]이다
17.13-Ⅱ
용액의 PH
CaCO3(s)가 산에 들어간경우1
H3O(+)+CO3(2-)↔HCO3(-)+H2O
CaCO3(s)가 산에 들어간경우2
CO3(2-)가 자꾸 사라져 CaCO3가 원래보다 더 녹게된다
약산의 짝염기(염기성 음이온)과 PH
음이온이 H3O(+)에 의해 양성자화된다
약산의 짝염기를 포함하는 염과 PH
PH가 감소함에 따라 용해도는 증가한다
약산의 짝염기(염기성 음이온)1
CN(-),PO4(3-),S(2-)
약산의 짝염기(염기성 음이온)2
F(-),SO4(2-)
강산의 짝염기(강산의 음이온)과 PH
H3O(+)와 반응x
강산의 짝염기1
Cl(-).Br(-).I(-)
강산의 짝염기2
NO3(-).ClO4(-)
Zn(OH)2의 해리
Zn(OH)2↔Zn(2+)+2OH(-). Ksp=4x10(-17)로 잘안녹음
Zn(OH)2+강산1
[위식]+2OH(-)+2H(+)↔2H2O
Zn(OH)2+강산2
Zn(OH)2+2H(+)↔Zn(2+)+2H2O
Zn(OH)2+강산3
Ksp x (1/Kw)(2)=4x10(11) 상당히 잘녹음
Zn(OH)2+강산4
Zn(OH)2는 불용성 금속수산화물로 잘 안녹으나 강산에서 잘 녹는다
Zn(OH)2+강산JQ1
PH=5→[H3O(+)]=10(-5) [OH(-)]=10(-9)
Zn(OH)2+강산JQ2
Ksp=[Zn(2+)][OH(-)](2)에 [OH(-)]대입→[Zn(2+)]를 구함
17.13-Ⅲ
착이온 형성
금속양이온+착이온 형성 물질
양이온화합물의 용해도가 높아짐
AgCl의 해리
AgCl(S)↔Ag(+)(aq)+Cl(-)(aq)
AgCl의 Ksp.
Ksp=1.8x10(-11)(잘안녹음)
은이온(Ag(+))과 암모니아(NH3)수용액
Ag(+)(aq)+2NH3(aq)↔Ag(NH3)2(+)(aq)
위반응의 평형상수K1
Kf=[Ag(NH3)2(+)]/[Ag+][NH3]92)=1.7x10(7)
Kf
형성상수.안정도상수
위반응의 평형상수K2
1.7x10(7)로 매우크다→착이온이 잘 형성됨
Kf大1
착이온이 매우 안정
Kf大2
착이온의 형태로 존재하는 것이 많다
암모니아 수용액에서의 AgCl용해반응
AgCl(s)+2NH3(aq)↔Ag(NH3)2(+)(aq)+Cl(-)(aq)
위 반응의 평형상수K1
Ksp×Kf=3.1×10(-3)
위 반응의 평형상수K2
K>Ksp→암모니아 있을때 AgCl은 더 잘 녹는다
Ag(+)(aq)+2S2o3(2-)↔Ag(S2O3)2(3-)(aq)의 Kf
1×10(13)
Kf大3
리간드 교환 반응이 일어남
Ag(NH3)2(+)+2S2O3(2-)(aq)→Ag(S2O3)2(3-)(aq)+2NH3(aq)
1x10(13)>1.7x10(7)→리간드 교환 자발적 반응
17.13-Ⅲ.3
Kf를 이용하여 각 화학종의 농도 계산
Ag(+)+NH3반응1
Ag(+)+NH3→Ag(NH3)(+)
Ag(+)+NH3반응 K1
2.1x10(3)
Ag(+)+NH3반응2
Ag(NH3)(+)+NH3→Ag(NH3)2(+)0
Ag(+)+NH3반응 K2
8.2x10(3)
NH3의 해리
NH(aq)+H2O(l)↔NH4(+)(aq)+OH(-)(Kb=1.8x10(-5))
NH3(2.0M 100.0㎖)DHK AgNO3(1.0x10(-3)㎖)의 Ag(+)초기농도
(100.0㎖)(1.0x10(-3)M)/(200.0㎖)=5.0x10(-4)M
NH3(2.0M 100.0㎖)DHK AgNO3(1.0x10(-3)㎖)의 NH3초기농도
(100.0㎖)(2.0M)/(200.0㎖)=1.0M
위 반응의 알짜이온 반응식
Ag(+)+2NH3→Ag(NH3)2(+)
위반응의 반응후[Ag(+)]
0.00
위반응의 반응후[NH3]
1.0-2(5.0x10(-4))=1.0M
위반응의 반응후[NH3]
5.0x10(-4)
위반응에서 [Ag(NH3)(+)] 평형농도
K2변형후 [Ag(NH3)2(+)]와 [NH3]대입→6.1x10(-3)M
위반응에서 [Ag(+)] 평형농도
K1변형후 [Ag(NH3)(+)]와 [NH3]대입→2.9x10(-11)M
위반응에서 분량에 따른 순위
[Ag(NH3)2(+)] > [Ag(NH3)(+)] > [Ag(+)]
17.13-Ⅳ
양쪽성 산화물
Al2O3의 산에서 반응
Al2O3(s)+6H3O(+)(aq)↔2Al(3+)(aq)+9H2O(l)
Al2O3의 염기에서 반응
Al2O3(s)+2OH(-)(aq)+3H2O↔2Al(OH)4(-)(aq)
Al2O3수산화물의 산에서 반응
Al(OH)3(s)+3H3O(+)(aq)↔Al(3+)(aq)+6H2O(l)
Al2O3수산화물의 염기에서 반응
Al(OH)3(s)+OH(-)(aq)↔Al(OH)4(-)(aq)
양쪽성 수산화물
Zn(OH)2. Cr(OH)3. Sn(OH)2
산에는 녹으나 염기에는 녹지 않는 수산화물
Mn(OH)2. Fe(OH)2. Fe(OH)3
양쪽성 수산화물의 용해도-PH곡선
강산성과 강염기성에서는 용해가 되나 PH4~10사이에서는 거의 용해되지 않음
17.14
이온성 화합물의 침전
IP
이온곱(=Q:반응지수)
IP의 이용1
이온성 화합물의 침전형성여부
IP의 이용2
용해 반응이 정방향인지 결정
CaF2(s)↔Ca(2+)(aq)+2F(-)(aq)의 IP=[Ca(2+)]t[F(-)](2)t
IP > Ksp.
과포화 상태.침전형성
IP = Ksp.
포화상태.평형상태
IP < Ksp.
불포화.침전형성X
[Ag(+)]와 [Cl(-)]의 용해평형곡선
곡선
위 곡선에서 Q<Ksp에서 위치
곡선 아래쪽
위 곡선에서 Q>Ksp에서 위치
곡선 위쪽
0.020M Cl(-)이온과 0.020M Br(-)이온을 포함하는 용액에 질산은을 넣을때 AgBr만 침전시키는 [Ag(+)]1
AgBr(Ksp.=7.7x10(-13)) < AgCl(Ksp.=1.6x10(-9)) → AgBr이 먼저침전
0.020M Cl(-)이온과 0.020M Br(-)이온을 포함하는 용액에 질산은을 넣을때 AgBr만 침전시키는 [Ag(+)]2
AgBr의 [Ag(+)]=Ksp./[Br(-)]=3.9x10(-11)
0.020M Cl(-)이온과 0.020M Br(-)이온을 포함하는 용액에 질산은을 넣을때 AgBr만 침전시키는 [Ag(+)]3
AgBr의 [Ag(+)]=Ksp./[Cl(-)]=8.0x10(-9)
0.020M Cl(-)이온과 0.020M Br(-)이온을 포함하는 용액에 질산은을 넣을때 AgBr만 침전시키는 [Ag(+)]4
3.9x10(-11) < [Ag(+)] < 8.0x10(-9)
17.14-2
침전 완결 후 평형농도 계산
0.050M Pb(NO3)2 100.0ml와 0.100M NaI 200.0ml의 평형농도계산1
침전 생성 여부 판단
혼합시 [Pb(2+)]의 초기농도
용질0.005mol/용액300ml=1.67x10(-2)M
혼합시 [I(-)]의 초기농도
용질0.0200mol/용액300ml=6.67x10(-2)M
혼합시 반응지수(IP or Q)
[Pb(2+)][I(-)](2)=7.43x10(-5)>Ksp. ->침전
0.050M Pb(NO3)2 100.0ml와 0.100M NaI 200.0ml의 평형농도계산2
침전 후 평형 농도 계산
침전후 [Pb(2+)]
0.00
침전후 [I(-)]
10mmol->3.33x10(-2)M
PbI2(s)의 해리
PbI2(s) → PB(2+)+2I(-)
PbI2(s)의 Ksp.
[Pb(2+)][I(-)](2)=χ(3.33x10(-2)+2χ)(2)=1.4x10(-8)
평형후 [Pb(2+)]
1.3x10(-5)
평형후 [I(-)]
3.33x10(-2)
17.15
선택적 침전에 의한 이온의 분리
황화이온
금속이온을 선택적으로 침전시키는데 쓰인다
H2S의 해리1
H2S↔H(+)+HS(-) (Ka1:1.0x10(-7))
H2S의 해리2
HS(-)↔H(+)+S(2-) (Ka2:약10(-19))
H2S의 산성용액에서 평형
왼쪽으로 치우침->[S(2-)]은 상대적으로 작다
H2S의 염기성용액에서의 평형
오른쪽으로 이동->[S(2-)]은 상대적으로 많다
산성에서 Ksp가 매우 작은 금속황화물
적은 [S(2-)]의 농도에서도 침전이 일어날 수 있다
산성에서 Ksp가 매우 작은 금속황화물 예
CuS Ksp:8.5x10(-45) HgS Ksp:1.6x10(-54)
산성에서 Ksp가 상대적으로 큰 금속황화물
침전이 잘 일어나지 않음
산성에서 Ksp가 상대적으로 큰 금속황화물 예
MnS Ksp:2.3x10(-13) NiS Ksp:3x10(-21)
염기성에서 Ksp가 상대적으로 큰 금속황화물
OH(-)을 가하면 H(+)의 농도가 작아지고 이에 따라 S(2-)가 증가하여 역반응이 일어나 침전이 된다
불용성 황화물을 만드는 원소
Pb2+.Cu2+.Hg2+
잘 녹는 황화물을 만드는 원소
Mn2+.Fe2+.Co2+.Ni2+.Zn2+