Kapitel 15 - users.abo.fiusers.abo.fi/jwerkeli/Slideshows/chapter15.pdf3COOH och 0.50 M CH 3COONa...

Preview:

Citation preview

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 3

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

Lösningar med gemensam jon

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 4

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

Lösningar med gemensam jon

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 5

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 6

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 7

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 8

Bufferlösningar

Return to TOC

Avsnitt 15.2

Atomic Masses

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 9

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 10

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 11

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 12

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

The Mole Bufferkapacitet

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 13

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

The Mole Bufferkapacitet

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 14

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 15

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 16

Return to TOC

Titrering av 50.0 ml 0.200 M HNO3 med 0.100 M NaOH

Avsnitt 15.4

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 17

Return to TOC

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

Avsnitt 15.4

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 18

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 19

Return to TOC

Titrering av 50.0 ml 0.100 M CH3COOH med 0.10 M NaOH

Avsnitt 15.4

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 20

Return to TOC

Titrering av en svag respektive stark syra

Avsnitt 15.4

Titreringar och pH-kurvor

Return to TOC

Titrering av olika svaga syror

Avsnitt 15.4

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 22

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 23

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 24

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 25

Return to TOC

Låt oss tänka på saken

• 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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 26

Return to TOC

Låt oss tänka på saken

• 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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 27

Return to TOC

Låt oss tänka på saken

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 28

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 29

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 30

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

Titreringar och pH-kurvor

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 31

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 32

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

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 33

Return to TOC

Syraformen och basformen av indikatorn Fenolftalin

Avsnitt 15.5

Syra-basindikatorer

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 34

Return to TOC

Metylorange är gul i basisk lösning och röd i sur lösning

Avsnitt 15.5

Syra-basindikatorer

Copyright © Cengage Learning. All rights reserved 35

Return to TOC

Färgomslag för olika indikatorer

Recommended