Wenn eine Probe die Phase wechselt (von Fest-> Flüssig-> Gas), muss genügend Energie zugeführt werden, um die intermolekularen Kräfte zwischen den Partikeln zu überwinden. Wenn Sie zum Beispiel Wasser kochen, bleibt es bei 100 Grad Celsius, bis Energie eingespeist wird, um die Kräfte zu brechen, und dann haben Sie Dampf bei 100 Grad, der jetzt noch weiter erhitzt werden kann. Dieses Diagramm veranschaulicht gut, was gerade passiert:

Dies ist eine sehr interessante Frage, da sie Ihr Verständnis davon testet, was es bedeutet, eine zu haben dynamisches Gleichgewicht los in Lösung.

Wie Sie wissen, reines Wasser erfährt Selbstionisation um Hydroniumionen zu bilden, #"H"_3"O"^(+)#und Hydroxidanionen #"OH"^(-)#.

#color(purple)(2"H"_2"O"_text((l]) rightleftharpoons "H"_3"O"_text((aq])^(+) + "OH"_text((aq])^(-)) -># very important!

Bei Raumtemperatur ist der Wert des Wassers Ionisationskonstante, #K_W#, entspricht #10^(-14)#. Das bedeutet, dass Sie haben

#K_W = ["H"_3"O"^(+)] * ["OH"^(-)] = 10^(-14)#

Da die Konzentrationen an Hydronium- und Hydroxidionen liegen gleich Für reines Wasser haben Sie

#["H"_3"O"^(+)] = sqrt(10^(-14)) = 10^(-7)"M"#

Die pH von reinem Wasser wird also sein

#color(blue)("pH" = - log(["H"_3"O"^(+)]))#

#"pH" = - log(10^(-7)) = 7#

Angenommen, Sie arbeiten mit einem #"1.0-L"# Lösung von reines Wasser und du fügst einige hinzu #10^(-8)"M"# Salzsäurelösung.

Nehmen wir zur Vereinfachung der Berechnungen das Volumen an bleibt unverändert nach Zugabe dieser Salzsäurelösung.

Chlorwasserstoffsäure ist a starke SäureDies bedeutet, dass es vollständig unter Bildung von Hydroniumionen und Chloridionen dissoziiert.

#"HCl"_text((aq]) + "H"_2"O"_text((l]) -> "H"_3"O"_text((aq])^(+) + "Cl"_text((aq])^(-)#

Da hast du ein #1:1# Molverhältnis Sie werden zwischen den Säure- und den Hydroniumionen haben

#["H"_3"O"^(+)] = ["HCl"] = 10^(-8)"M"#

Das Allerwichtigste, was jetzt zu realisieren ist, ist das Hinzufügen von Säure zum reinen Wasser stört nicht Wasser ist Selbstionisationsreaktion!

Wasser wird sich immer noch selbst ionisieren, um zu produzieren gleiche Konzentrationen von Hydronium- und Hydroxidionen. Allerdings sollte man eigentlich mit einem Überschuss an Hydroniumionen rechnen verringern die Anzahl der Mol Ionen, die durch die Selbstionisationsreaktion erzeugt werden.

Sagen wir das mal Nachdem die Säure zugegeben wurdeDie Selbstionisation des Wassers erzeugt #x# Mol Hydroniumionen und #x# Mol Hydroxidionen. Das kannst du sagen

#(x + 10^(-8)) * x = 10^(-14)#

#(x + 10^(-8))# stellt die Gleichgewichtskonzentration von Hydroniumionen und #x# repräsentiert die Gleichgewichtskonzentration von Hydroxidionen.

Denken Sie daran, wir verwenden eine #"1.0-L"# Probe, so Mol und Konzentration sind austauschbar.

Ordnen Sie die zu lösende Gleichung neu an #x#

#x^2 + 10^(-8)x - 10^(-14) = 0#

Diese quadratische Gleichung ergibt zwei Werte für #x#. Da #x# Konzentration darstellt, müssen Sie die auswählen positiv

#x = 9.51 * 10^(-8)#

Daher wird die Gleichgewichtskonzentration von Hydroniumionen sein

#["H"_3"O"^(+)] = 10^(-8) + 9.51 * 10^(-8) = 1.051 * 10^(-7)"M"#

Der pH-Wert der Lösung wird somit sein

#"pH" = - log(1.051 * 10^(-7)) = color(green)(6.98)#

Und denken Sie daran, den pH-Wert eines saure Lösung kann nie, jemals, Sein höher als #7#!

Ammoniak (#"NH"_3)#oder genauer gesagt, das Zentralatom in Ammoniak ist #"sp"^3# hybridisiert. Hier erfahren Sie, wie Sie dies bestimmen.

Beginnen Sie zuerst mit #"NH"_3#'s Lewis-Struktur, die entfallen müssen 8 Valenzelektronen - 5 aus Stickstoff und 1 von jedem Wasserstoffatom.

Wie Sie sehen können, alle Valenzelektronen sind in der Tat für - 2 für jeden verantwortlich kovalente Bindung zwischen Stickstoff und Wasserstoff und 2 aus dem am Stickstoffatom vorhandenen Einzelpaar.

Jetzt wird es hier interessant. Die Energieniveaus von Stickstoff sehen so aus

Anhand dieses Energiediagramms konnte man sehen, dass jeder der drei p-Orbitale ist verfügbar KlebenWarum sollte das Atom hybridisiert werden müssen? Hier kommen Stabilität und Geometrie ins Spiel.

Wenn sich die drei Wasserstoffatome mit Stickstoff unter Verwendung der verfügbaren verbinden würden p-Orbitalewürden die Bindungswinkel sein #"90"^@#. Dies kann jedoch nicht erfolgen, da elektronenreiche Regionen in möglichst weit voneinander entfernt sein müssen #"3D"# Raum - deshalb ist der Bindungswinkel in Ammoniak ungefähr #"107"^@#.

Darüber hinaus würden die Hybridorbitale die Bildung einer stärkeren Bindung mit den Wasserstoffatomen sicherstellen, da sich Hybridorbitale aus bilden s und p-Orbitale habe ein größeres Elektron Dichte auf einer Seite des Lappens - die Seite, die sich mit dem Wasserstoffatom verbindet.

Auch die Molekülstabilität spielt eine Rolle, da die #"sp"^3# Hybridorbitale haben eine geringere Energie als die drei nicht hybridisierten p-Orbitale.

Um die Hybridisierung zu bestimmen, müssen Sie also die Zentralatome bestimmen sterische ZahlDies ist die Anzahl der elektronenreichen Regionen um das Atom.

Da es kovalente 3-Bindungen bildet und ein einzelnes 1-Paar hat, ist es Stickstoff sterische Zahl wird gleich sein 4, was impliziert, dass man s und drei p-Orbitale wird für insgesamt kombinieren 4 hybridisierte Orbitale.

Hier ist ein Video zu diesem Thema: