View
0
Download
0
Category
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