Woda ciężka (tlenek deuteru, D₂O), której cząsteczki zawierają deuter – izotop wodoru ²H, podobnie jak zwykła woda, ulega odwracalnemu procesowi autodysocjacji opisanemu równaniem:

2D₂O ⇄ D₃O⁺ + OD⁻.

Proces autodysocjacji można opisać stałą dysocjacji K_D2O zależną od temperatury. Wygodnym sposobem posługiwania się stałą dysocjacji jest wyrażenie jej wartości w formie zlogarytmowanej: pK_D2O = − logK_D2O.

Zestawienie wartości pK_D2O w różnych temperaturach podano w tabeli.

_{Na podstawie: D.R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press 1990}_{oraz A.K. Covington, R.A. Robinson, R.G. Bates, The Ionization Constant of Deuterium Oxide from 5 to 50°,}_{,,The Journal of Physical Chemistry”, 1966, 70 (12), s. 3820–3824}

Wartość pK_H2O (pK_w) dla procesu autodysocjacji wody zwykłej w temperaturze 25^oC wynosi 14,00.

Narysuj wykres zależności pK_D2O od temperatury i oblicz stężenie molowe jonów OD⁻ w ciężkiej wodzie w temperaturze 25^oC. Rozstrzygnij, który proces dysocjacji – D₂O czy H₂O – zachodzi w większym stopniu w temperaturze 25^oC.

Pokaż rozwiązanie

I etap

Dopuszczalna odczytana wartość pK_D2O z zakresu: 14,8 – 14,9

Odczytana wartość pK_D2O = 14,85 (średnia z przedziału)

II etap

pD = pOD = ½ · pK_D2O = 7,425 (wartość literaturowa 7,44)

pOD = 7 + 0,425; [OD⁻] = 10⁻⁷∙10^−0,425 mol∙dm⁻³ = 0,38∙10⁻⁷ mol∙dm⁻³ (= 3,8.10⁻⁸ mol∙dm⁻³)

pK_w = 14,00

pH = pOH = ½ · pK_w = 7,00

pOH = 7 ⟹ [OH⁻] = 1 · 10⁻⁷ mol∙dm⁻³

W temperaturze 25ºC stężenie molowe jonów OH⁻ w wodzie wynosi 1· 10⁻⁷ mol∙dm⁻³ i jest większe niż obliczone stężenie molowe jonów OD⁻ = 0,38 · 10⁻⁷ mol∙dm⁻³.
Proces dysocjacji wody zwykłej zachodzi w większym stopniu niż proces dysocjacji wody ciężkiej.

Załóż bezpłatne konto, aby uzyskać dostęp do rozwiązania tego zadania.

Bezpłatna rejestracja

Zobacz zadania przykładowe w naszej bazie zadań