15.2 Sifat Asam-Basa Air

Air, seperti kita ketahui, adalah pelarut yang unik. Salah satu sifat khususnya adalah kemampuannya untuk bertindak sebagai asam atau basa. Air berfungsi sebagai basa dalam reaksi dengan asam seperti HCl dan CH3COOH, dan berfungsi sebagai asam dalam reaksi dengan basa seperti NH3. Air adalah elektrolit yang sangat lemah dan karenanya merupakan penghantar listrik yang buruk, tetapi ia mengalami ionisasi sampai batas kecil:

15.1 Asam dan Basa Brønsted

Dalam Bab 4 kita mendefinisikan asam Brønsted sebagai zat yang mampu menyumbangkan proton, dan basa Brønsted sebagai zat yang dapat menerima proton. Definisi ini umumnya cocok untuk diskusi tentang sifat dan reaksi asam dan basa.

15. Asam dan Basa

Konsep Penting
• Kita mulai dengan meninjau dan memperluas definisi asam dan basa Brønsted (dalam Bab 4) dalam hal pasangan konjugasi asam-basa. (15.1)
• Selanjutnya, kami memeriksa sifat asam-basa air dan menentukan konstanta produk ion untuk autoionisasi air untuk menghasilkan ion H1 dan OH2. (15.2)
• Kami mendefinisikan pH sebagai ukuran keasaman dan juga memperkenalkan skala pOH. Kita melihat bahwa keasaman suatu larutan tergantung pada konsentrasi relatif dari ion-ion H1 dan OH2. (15.3)
• Asam dan basa dapat diklasifikasikan sebagai kuat atau lemah, tergantung pada tingkat ionisasi mereka dalam larutan. (15.4)
• Kami belajar menghitung pH larutan asam lemah dari konsentrasi dan ionisasi konstan dan melakukan perhitungan serupa untuk basa lemah. (15.5 dan 15.6)
• Kami memperoleh hubungan penting antara konstanta ionisasi asam dan basa dari pasangan konjugat. (15.7)
• Kami kemudian mempelajari asam diprotik dan poliprotik. (15.8) • Kami melanjutkan dengan mengeksplorasi hubungan antara kekuatan asam dan struktur molekul. (15.9)
• Reaksi antara garam dan air dapat dipelajari dalam hal ionisasi asam dan basa dari masing-masing kation dan anion yang membentuk garam. (15.10)
• Oksida dan hidroksida dapat diklasifikasikan sebagai asam, basa, dan amfoter. (15.11)
• Bab ini diakhiri dengan diskusi tentang asam Lewis dan basa Lewis. Asam Lewis adalah akseptor elektron dan basa Lewis adalah donor elektron. (15.12)

Tugas 14

Pertimbangkan proses keseimbangan berikut pada 700 ° C: 2H2 (g) 1 S2 (g) Δ 2H2S (g) Analisis menunjukkan bahwa ada 2,50 mol H2, 1,35 3 1025 mol S2, dan 8,70 mol H2S hadir dalam 12,0 -Aku bertanya. Hitung konstanta kesetimbangan Kc untuk reaksi.

Latihan 14

Definisikan keseimbangan. Berikan dua contoh keseimbangan dinamis.

Kata Kunci

Ekuilibrium kimia, hal. 616
Konstanta kesetimbangan (K), hlm. 618
Heterogen

Ringkasan Pengetahuan Faktual dan Konseptual

1. Keseimbangan dinamis antara fase-fase disebut keseimbangan fisik. Keseimbangan kimia adalah proses reversibel di mana laju reaksi maju dan mundur adalah sama dan konsentrasi reaktan dan produk tidak berubah seiring waktu.

Rumus Penting

Hukum aksi massa. Ekspresi umum konstanta kesetimbangan.

Proses Haber

Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi keseimbangan kimia memiliki nilai praktis yang bagus untuk aplikasi industri, seperti sintesis amonia. Proses Haber untuk mensintesis amonia dari molekul hidrogen dan nitrogen menggunakan katalis heterogen untuk mempercepat reaksi (lihat hal. 596). Mari kita lihat reaksi kesetimbangan untuk sintesis amonia untuk menentukan apakah ada faktor yang dapat dimanipulasi untuk meningkatkan hasil.

Kehidupan di Ketinggian Tinggi dan Produksi Hemoglobin

Dalam tubuh manusia, keseimbangan kimia yang tak terhitung jumlahnya harus dipertahankan untuk memastikan kesejahteraan fisiologis. Jika kondisi lingkungan berubah, tubuh harus beradaptasi agar tetap berfungsi. Konsekuensi dari perubahan ketinggian yang mendadak mendramatisasi fakta ini. Terbang dari San Francisco, yang berada di permukaan laut, ke Mexico City, di mana ketinggiannya 2,3 km (1,4 mi), atau menskalakan gunung 3 km dalam dua hari dapat menyebabkan sakit kepala, mual, kelelahan ekstrem, dan ketidaknyamanan lainnya. Semua kondisi ini merupakan gejala hipoksia, kekurangan jumlah oksigen yang mencapai jaringan tubuh. Dalam kasus yang serius, korban dapat koma dan mati jika tidak dirawat dengan cepat. Namun seseorang yang hidup di dataran tinggi selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan secara bertahap pulih dari penyakit ketinggian dan menyesuaikan diri dengan kadar oksigen rendah di atmosfer, sehingga ia dapat berfungsi secara normal.

14.5 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kesetimbangan Kimia

Keseimbangan kimia merupakan keseimbangan antara reaksi maju dan mundur. Dalam kebanyakan kasus, keseimbangan ini cukup halus. Perubahan dalam kondisi eksperimental dapat mengganggu keseimbangan dan menggeser posisi keseimbangan sehingga lebih atau kurang dari produk yang diinginkan terbentuk. Ketika kita mengatakan bahwa posisi keseimbangan bergeser ke kanan, misalnya, kita berarti bahwa reaksi bersih sekarang dari kiri ke kanan. Variabel yang dapat dikendalikan secara eksperimental adalah konsentrasi, tekanan, volume, dan suhu. Di sini kita akan memeriksa bagaimana masing-masing variabel ini mempengaruhi sistem reaksi pada kesetimbangan. Selain itu, kami akan memeriksa efek katalis pada keseimbangan.

Prinsip Le Châtelier’s
Ada aturan umum yang membantu kita memprediksi arah reaksi kesetimbangan ketika terjadi perubahan konsentrasi, tekanan, volume, atau suhu. Aturan, yang dikenal sebagai prinsip Le Châtelier, menyatakan bahwa jika tekanan eksternal diterapkan pada suatu sistem pada kesetimbangan, sistem menyesuaikan sedemikian rupa sehingga tekanan sebagian diimbangi ketika sistem mencapai posisi keseimbangan baru. Kata "stres" di sini berarti perubahan konsentrasi, tekanan, volume, atau suhu yang menghilangkan sistem dari keadaan setimbang. Kita akan menggunakan prinsip Le Châtelier untuk menilai pengaruh dari perubahan tersebut.

14.4 Apa yang Diceritakan Konstanta Kesetimbangan?

Kita telah melihat bahwa konstanta kesetimbangan untuk reaksi yang diberikan dapat dihitung dari konsentrasi kesetimbangan yang diketahui. Setelah kita mengetahui nilai konstanta kesetimbangan, kita dapat menggunakan Persamaan (14.2) untuk menghitung konsentrasi kesetimbangan yang tidak diketahui— mengingat, tentu saja, konstanta kesetimbangan memiliki nilai konstan hanya jika suhunya tidak berubah. Secara umum, konstanta kesetimbangan membantu kita untuk memprediksi arah di mana campuran reaksi akan berlanjut untuk mencapai kesetimbangan dan untuk menghitung konsentrasi reaktan dan produk setelah keseimbangan tercapai. Penggunaan konstanta kesetimbangan ini akan dieksplorasi dalam bagian ini.

14.3 Hubungan Antara Kinetika Kimia dan Keseimbangan Kimia

Kita telah melihat bahwa K, yang didefinisikan dalam Persamaan (14.2), adalah konstan pada suhu tertentu terlepas dari variasi konsentrasi kesetimbangan individu (ulasan Tabel 14.1). Kita dapat menemukan mengapa ini terjadi dan pada saat yang sama mendapatkan wawasan tentang proses keseimbangan dengan mempertimbangkan kinetika reaksi kimia

14.2 Menulis Ekspresi Konstanta Kesetimbangan

Konsep konstanta kesetimbangan sangat penting dalam kimia. Seperti yang akan segera Anda lihat, konstanta kesetimbangan adalah kunci untuk memecahkan berbagai masalah stoikiometri yang melibatkan sistem keseimbangan. Misalnya, seorang ahli kimia industri yang

14.1 Konsep Kesetimbangan dan Konstanta Kesetimbangan

Beberapa reaksi kimia berlangsung hanya dalam satu arah. Sebagian besar dapat dibalik, setidaknya sampai batas tertentu. Pada awal proses reversibel, reaksi berlangsung menuju pembentukan produk. Segera setelah beberapa molekul produk terbentuk, proses sebaliknya mulai terjadi dan molekul reaktan terbentuk dari molekul produk. Keseimbangan kimia tercapai ketika laju reaksi maju dan mundur sama dan konsentrasi reaktan dan produk tetap konstan.

14. Kesetimbangan Kimia

Konsep Penting
• Kita mulai dengan membahas sifat keseimbangan dan perbedaan antara keseimbangan kimia dan fisika. Kami mendefinisikan konstanta kesetimbangan dalam hal hukum aksi massa. (14.1)
• Kita kemudian belajar menulis persamaan konstanta kesetimbangan untuk kesetimbangan homogen dan heterogen. Kita melihat bagaimana mengekspresikan konstanta kesetimbangan untuk banyak kesetimbangan. (14.2)
• Selanjutnya, kita menguji hubungan antara konstanta laju dan konstanta kesetimbangan dari suatu reaksi. Latihan ini menunjukkan mengapa konstanta kesetimbangan adalah konstan dan mengapa itu bervariasi dengan suhu. (14.3)
• Kita melihat bahwa mengetahui konstanta kesetimbangan memungkinkan kita untuk memprediksi arah reaksi bersih menuju kesetimbangan dan untuk menghitung konsentrasi kesetimbangan. (14.4)
• Bab ini diakhiri dengan diskusi tentang empat faktor yang mungkin dapat mempengaruhi posisi keseimbangan: konsentrasi, volume atau tekanan, suhu, dan katalis. Kami belajar menggunakan prinsip Le Châtelier untuk memprediksi perubahan. (14.5)

Tugas 13

Tulis ekspresi laju reaksi untuk reaksi berikut ini dalam hal hilangnya reaktan dan penampakan produk: (a) 2H2 (g) 1 O2 (g) ¡2H2O (g) (b) 4NH3 (g) 1 5O2 ( g) ¡4NO (g) 1 6H2O (g)

Latihan 13

Apa yang dimaksud dengan laju reaksi kimia? Berapa satuan dari laju reaksi?

Kata Kunci

Kompleks yang diaktifkan, hal. 583
Energi aktivasi (Ea), hlm. 583
Reaksi bimolekul, hal. 588
Catalyst, hal. 594

Ringkasan Pengetahuan Faktual dan Konseptual

1. Laju reaksi kimia adalah perubahan konsentrasi reaktan atau produk dari waktu ke waktu. Laju tidak konstan, tetapi bervariasi terus menerus seiring dengan perubahan konsentrasi.