kapitel 15 - users.abo.fiusers.abo.fi/jwerkeli/slideshows/chapter15.pdf3cooh och 0.50 m ch 3coona...

Syra-basjämvikter

Kapitel 15

Kapitel 15

Innehåll

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 2

15.1 Lösningar med gemensam jon15.2 Bufferlösningar15.3 Bufferkapacitet15.4 Titrering och pH-kurvor15.5 Syra-basindikatorer

Avsnitt 15.1

Lösningar med gemensam jon


Return to TOC

Effekten av en gemensam jon

• Förskjuter jämviktstillståndet genom tillsatts av en jon som ingår i ett jämviktssystem.

• En direkt tillämpning av Le Châteliers princip.

Avsnitt 15.1



Return to TOC

Tillsats av NaF(s) förskjuter jämvikten← ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

Exempel

• Innebär en förskjutning av jämvikten då man adderar en jon som deltar i jämviktsreaktionen.

• HF(aq) ⇌ H+(aq) + F−(aq)

Avsnitt 15.1



Return to TOC

a) Beräkna pH för en vattenlösning med 1.0 M HF.

b) Beräkna pH för en vattenlösning med 1.0 M HF och 1.0 M NaF.

Ka, HF = 7.2 x 10-4

Övning

Avsnitt 15.2

Atomic Masses


Bufferlösningar

Return to TOC

En buffrad lösning

• motstår en förändring av sitt pH när antingen H+

eller OH¯ tillförs lösningen.• Exempel:

– En 1.0 l vattenlösning 0.50 M CH3COOH och 0.50 M CH3COONa har pH = 4.74

– En tillsats av 0.010 mol fast NaOH höjer lösningens pH till 4.76, en minimal förhöjning.

– En tillsats av 0.010 mol fast NaOH i en lösning utan buffer skulle höja pH till 12.

Avsnitt 15.2

Atomic Masses


Bufferlösningar

Return to TOC

pH p log( [A¯] [HA]

p log([bas] [syra]

a

a

= + =

+

K

K

/ )

/ )

Henderson-Hasselbalch

• En närmelsevärdeformel för beräkning av pH för buffertlösningar när [A¯]/[HA] förhållandena är kända.

Avsnitt 15.2

Atomic Masses


Bufferlösningar

Return to TOC

Avsnitt 15.2

Atomic Masses


Bufferlösningar

Return to TOC

Buffrade lösningar

• Är svaga syror eller baser innehållande en gemensam jon.

• För att beräkna pH efter tillsatts av en stark syra eller bas, lös stökiometrin först, sen jämvikten.

Avsnitt 15.2

Atomic Masses


Bufferlösningar

Return to TOC

a) Beräkna pH för en vattenlösning med 0.50 M ättiksyra (CH3COOH), Ka = 1.8 x 10-5

och 0.50 M natriumacetat (CH3COONa)

b) Beräkna pH för vattenlösningen efter en tillsats av 0.01 mol fast NaOH till 1 l avlösningen. Jämför svaret med det pH man fårdå man tillsätter motsvarande mängd NaOH i en ren vattenlösning.

Övning

Avsnitt 15.2

Atomic Masses


Bufferlösningar

Return to TOC

Buffertlösningars karakteristik

• Buffertlösningar innehåller relativt stora mängder svag syra och korresponderande bas.

• Tillsatt H+ reagerar fullständigt med den svaga basen.

• Tillsatt OH¯ reagerar fullständigt med den svaga syran.

• pH bestäms av koncentrationsförhållandet mellan den svaga syran och den svaga basen.

Avsnitt 15.3

The Mole Bufferkapacitet


Return to TOC

• Är den mängd H+ eller OH¯ bufferten kan absorbera utan att signifikant förändra pH.

• Bestäms av storleken på [HA] och [A–].• En buffert med hög kapacitet innehåller höga

koncentrationer av det korresponderade syrabasparet som buffrar pH.

Buffertkapacitet

Avsnitt 15.3



Return to TOC

• Optimal buffring sker då [HA] är lika med [A–].• Vid detta tillstånd är förhållandet [A–] / [HA] som

mest motståndskraftig mot tillsatts av H+ eller OH– till lösningen.

Buffertområde

Avsnitt 15.3



Return to TOC

Att välja en buffert

• pKa hos den svaga syran skall vara så nära det önskade pH-värdet hos bufferten som möjligt.

Avsnitt 15.4

Titreringar och pH-kurvor


Return to TOC

pH titrerkurva

• En graf där pH i en studerad lösning ritas som funktion av tillsatt mängd titrator.

• Ekvivalenspunkt (alt. Stökiometrisk punkt) : Tillräklig mängd titrator har tillsatts för att reagera exakt med lösningen som studeras.

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Titrering av 50.0 ml 0.200 M HNO3 med 0.100 M NaOH

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Titrering av 100.0 ml 0.50 M NaOH med 1.0 M HCl.

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Titrering av en stark syra med en stark bas

• Kan bestämmas stökiometriskt• H+ neutraliseras av OH¯• pH bestäms av överskottet av endera H+ / OH¯

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Titrering av 50.0 ml 0.100 M CH3COOH med 0.10 M NaOH

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Titrering av en svag respektive stark syra

Avsnitt 15.4


Return to TOC

Titrering av olika svaga syror

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Titrering av en svag syra med en stark bas

• Steg 1: Ett stökiometriskt problem – reaktionen antas gå fullständigt – avgör därefter kvarvarande species.

• Steg 2: Ett jämviktsproblem – avgör positionen för den svaga syrans jämvikt och beräkna pH.

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Exempel

Beräkna pH för en blandning av 0.20 mol CH3COOH (Ka = 1.8 x 10–5) och 0.030 mol NaOH i 1.0 l vattenlösning.

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Låt oss tänka på saken

• Vilka är de dominerande molekylerna och jonerna i lösningen?

Na+, OH–, HC2H3O2, H2O

• Varför är inte NaOH dominerande?

• Varför är inte H+ eller CH3COO– dominerande?

Avsnitt 15.4



Return to TOC


• Vilka syra-basreaktioner kan möjligen bestämma pH i lösningen?

1. H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH–(aq)2. HC2H3O2(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + C2H3O2

–(aq)3. HC2H3O2(aq) + OH–(aq) C2H3O2

–(aq) + H2O(l)4. Na+(aq) + OH–(aq) NaOH5. Na+(aq) + H2O(l) NaOH + H+(aq)

• Vilka reaktioner kommer inte att bestämma pH?

Avsnitt 15.4



Return to TOC


• Vilka reaktioner bestämmer pH?

H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH–(aq)HC2H3O2(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + C2H3O2

–(aq)HC2H3O2(aq) + OH–(aq) C2H3O2

–(aq) + H2O(l)

• Hur vet vi?

Avsnitt 15.4



Return to TOC


K = 1.8 x 109

0.030 mol0.17 mol 0Efter+0.030 mol–0.030 mol –0.030 molFörändring

00.20 mol 0.030 molFöre

+ H2OC2H3O2–(aq) →OH–HC2H3O2(aq) +

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Jämvikten som bestämmer pH

Ka = 1.8 x 10–5

pH = 3.99

0.030 + xx0.170 – xEquilibrium

+x+x–xChange

0.030 M~00.170 MInitial

+ C2H3O2-(aq)H3O+H2OHC2H3O2(aq) +

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Övning

Beräkna pH för en 100.0 ml lösning 0.100 Mättiksyra (CH3COOH) vars Ka-värde är 1.8 x 10–5.

pH = 2.87

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Konceptkoll

Beräkna pH för en blandning av 100.0 ml 0.100 M ättiksyra (CH3COOH), vars Ka-värde är 1.8 x 10–5, och 50.0 ml 0.10 M NaOH(aq).

pH = 4.74

Avsnitt 15.4



Return to TOC

Konceptkoll

Beräkna pH vid ekvivalenspunkten för en titrering av 100.0 mL 0.100 M ättiksyra (CH3COOH), vars Ka-värde är 1.8 x 10–5, med 0.10 M NaOH(aq).

pH = 8.72

Avsnitt 15.5

Syra-basindikatorer


Return to TOC

Syra-basindikatorer

• Markerar slutpunkten för en titrering genom färgförändring i lösningen.

• Ekvivalenspunkten är nödvändigtvis inte den samma som slutpunkten.

Avsnitt 15.5

Syra-basindikatorer


Return to TOC

Syraformen och basformen av indikatorn Fenolftalin

Avsnitt 15.5

Syra-basindikatorer


Return to TOC

Metylorange är gul i basisk lösning och röd i sur lösning

Avsnitt 15.5

Syra-basindikatorer


Return to TOC

Färgomslag för olika indikatorer

kapitel 15 - users.abo.fiusers.abo.fi/jwerkeli/slideshows/chapter15.pdf3cooh och 0.50 m ch 3coona...

Documents