Akkurat nå er 158 pålogget.

Kjemi

Buffer regning

26. november 2006 av Ath (Slettet)
Hei! Jeg har nettopp lært å regne med buffer, og har sittet å løst en oppg. som ikke stemmer direkte med fasiten.

En ammonium-ammoniakk-buffer blir laget ved å løse 0,15 mol NH4Cl og 0,25 mol NH3 i vann slik at løsningens totale volum blir 200 mL.

a) Beregn pH i bufferen. (pH = 9,48)
b) Beregn pH i 100 mL av bufferen etter tilsetting av 10 mL 1 M HCl. (pH = 9,39)
c) Beregn pH i 100 mL buffer etter tilsetting av 5 mL 1 M NaOH. (pH = 9,52)

Fasiten til oppg. står i parentes. Jeg har regnet på oppg. men jeg har fått andre svar:
a) pH = 9,47
b) pH = 9,43
c) pH = 9,50

Jeg lurer på om jeg kanskje har regnet feil, eller om boka har regnet med andre konstanter.

Kunne noen sjekke om pH som fasiten oppgir er riktige?


Brukbart svar (0)

Svar #1
26. november 2006 av Tommy (Slettet)

Jeg har læreboka "Kjemi" fra Aschehoug og husker jeg hadde noe av det samme problemet med litt forskjell fra fasitsvaret i siste desimal.

Regna oppgave a) og fikk akkurat samme svar som deg.

Svar #2
26. november 2006 av Ath (Slettet)

Ok. takk.

Men det er noe jeg er veldig usikker på angående regning av buffere. Når er det man vet man skal bruke bufferlikningen, og når man skal bruke vanlig syre/basekonstant-likningen (eks. beregning av pH i en 0,10 M eddiksyre?)


Fra Kjemien Stemmer 3KJ, oppg. 3.24:

Du skal finne pH i en blanding av en syre og en base, hvor minst en er sterk. Da må du beregne stoffmengde syre og stoffmengde base og vurdere om stoffmengdene er like store, elelr om det eventuelt blir et overskudd av syre eller base. Til slutt beregner du pH.
Beregn pH i disse blandingene:
a) 50 mL 0,10 M HCl og 10 mL 0,5 M NaOH
b) 50 mL 0,10 M HCl og 10 mL 0,20 M NaOH
c) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 10 mL 0,50 M NaOH
d) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 50 mL 0,50 M NaOH
e) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 5 mL 0,50 M NaOH

Det er forskjellige regnemåter på alle disse oppgave, og jeg skjønner ikke særlig mye av det. Kunne noen vær så snill å vise utrening for alle oppg og forklare hva dere gjør underveis? Jeg tror at det vil hjelpe meg ganske mye, i om med at jeg har prøvd flere ganger å regne disse oppgavene. Klarte bare den første, som jeg skjønte noe av, mens de andre skjønte jeg ikke.




Brukbart svar (0)

Svar #3
26. november 2006 av Håkon (Slettet)

De to første oppgavene er regningen som vanelig regning med sterke syrer.
Du tar simpeten å finner ut om det er mest av den sterke syren eller den sterke basen, og regner ut pH ut i fra konsentrasjonen du får når du har trukket fra den minste delen (base eller syre).

På de tre andre så finner du ut mengdeforholdet mellom syremengden og basemengden, og regner ut i fra dette. Her må du huske på at vi har en svak syre, og den vil derfor kunne fungere som en buffer hvis forholdet mellom syrekomponenten og den korresponderende basen ikke er større enn 1/10. Du må også huske på at hvis det er like mye av den sterke basen og den svake syren, så vil ikke pH være lik 7 (den korresponderende basen til den svake syren vil jo heve pH'en)

Brukbart svar (0)

Svar #4
26. november 2006 av Janhaa

Beregn pH i disse blandingene:
a) 50 mL 0,10 M HCl og 10 mL 0,5 M NaOH
b) 50 mL 0,10 M HCl og 10 mL 0,20 M NaOH
c) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 10 mL 0,50 M NaOH
d) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 50 mL 0,50 M NaOH
e) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 5 mL 0,50 M NaOH



EDIT, nå har jeg gjennomgått dette i mer i detaljer og korrigert. Håper det hjalp.

a)

n(H+) = (50*10-3)*0.1 mol =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (10*10-3)*0.5 mol =  (5*10-3) mol

altså ekvivalente mengder syre og base, nøytral løsning.  pH = 7




b)

n(H+) = (50*10-3)*0.1 mol =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (10*10-3)*0.2 mol =  (2*10-3) mol

altså overskudd av H+ , n(H+) =  (3*10-3) mol  {(5 - 3)mol}

[H+] =  (3*10-3) / (60*10-3) M 0.05 M

pH = 1.3




c) 


Svak syre 


n(CH3COOH)  =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (5*10-3) mol

Her har vi ekvivalente mengder med syre og base, og saltet er oppløst i

Acetationet protolyserer:



n(CH3COO-) = (5*10-3) mol






Start:  [CH3COO-]o : 0.0833 M

Start:  [CH3COOH]o : 0

Start:  [OH-]o : 0 + 10-7 (vannets ioner som vi ser bort ifra)

Likev.;   [CH3COO-]eq : (0.0833 - x)M

likev.:  [CH3COOH]eq : x

likev.:  [OH-]eq : x


setter opp basekonstanten for Na-acatat:




x << 0.0833, slik at 0.0833 - x ca = 0.0833 (M)

løser så likningen over mhp x











d)
HA er svak syre:

HA + NaOH ---->  NaA + H2O

n(HA)  =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (2.5*10-2) mol

overskudd OH-: (2*10-2) mol

[OH-] = ((2*10-2) / 0.1) M = 0.2 M

pOH = 0.7 og pH = 13.3





e)

HA + NaOH -----> NaA + H2O   (*)

n(HA)  =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (2.5*10-3) mol

som gir overskudd av svak syre. Har altså blanding av svak syre og dens salt,
dvs. bufferløsning:

Overskudd syre: [HA] = (2.5*10-3 / 55*10-3) M = 0.0455 M

Fra (*) ser vi at n(A-) = (2.5*10-3) mol

[A-] = (2.5*10-3 / 55*10-3) M = 0.0455 M

har like mengder svak syre og korresponderende baSE


bruker bufferlikningen, og ser at [HA] = [A-]








Svar #5
26. november 2006 av Ath (Slettet)

Hei. Takk for utregningen Janhaa :d

Men i fasiten stod det:

c) pH = 8,8
e) pH = 4,7

Et spørsmål: hvorfor brukte du bufferlikningen i oppg. c og ikke oppg. e? Hvordan vet du når du skal bruke den eller ikke? Jeg ser at Håkon har skrevet at dersom vi har en svak syre, vil den fungere som en buffer hvis forholdet mellom syre- og den korresponderende basen ikke er større enn 1/10. Men hvordan bestemmer man 1/10 fra?




Brukbart svar (0)

Svar #6
27. november 2006 av Janhaa

Beregn pH i disse blandingene:
a) 50 mL 0,10 M HCl og 10 mL 0,5 M NaOH
b) 50 mL 0,10 M HCl og 10 mL 0,20 M NaOH
c) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 10 mL 0,50 M NaOH
d) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 50 mL 0,50 M NaOH
e) 50 mL 0,10 M CH3COOH og 5 mL 0,50 M NaOH



EDIT, nå har jeg gjennomgått dette i mer i detaljer og korrigert. Håper det hjalp.

a)

n(H+) = (50*10-3)*0.1 mol =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (10*10-3)*0.5 mol =  (5*10-3) mol

altså ekvivalente mengder syre og base, nøytral løsning.  pH = 7




b)

n(H+) = (50*10-3)*0.1 mol =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (10*10-3)*0.2 mol =  (2*10-3) mol

altså overskudd av H+ , n(H+) =  (3*10-3) mol  {(5 - 3)mol}

[H+] =  (3*10-3) / (60*10-3) M 0.05 M

pH = 1.3




c) 


Svak syre 


n(CH3COOH)  =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (5*10-3) mol

Her har vi ekvivalente mengder med syre og base, og saltet er oppløst i

Acetationet protolyserer:



n(CH3COO-) = (5*10-3) mol






Start:  [CH3COO-]o : 0.0833 M

Start:  [CH3COOH]o : 0

Start:  [OH-]o : 0 + 10-7 (vannets ioner som vi ser bort ifra)

Likev.;   [CH3COO-]eq : (0.0833 - x)M

likev.:  [CH3COOH]eq : x

likev.:  [OH-]eq : x


setter opp basekonstanten for Na-acatat:




x << 0.0833, slik at 0.0833 - x ca = 0.0833 (M)

løser så likningen over mhp x











d)
HA er svak syre:

HA + NaOH ---->  NaA + H2O

n(HA)  =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (2.5*10-2) mol

overskudd OH-: (2*10-2) mol

[OH-] = ((2*10-2) / 0.1) M = 0.2 M

pOH = 0.7 og pH = 13.3





e)

HA + NaOH -----> NaA + H2O   (*)

n(HA)  =  (5*10-3) mol

n(OH-) = (2.5*10-3) mol

som gir overskudd av svak syre. Har altså blanding av svak syre og dens salt,
dvs. bufferløsning:

Overskudd syre: [HA] = (2.5*10-3 / 55*10-3) M = 0.0455 M

Fra (*) ser vi at n(A-) = (2.5*10-3) mol

[A-] = (2.5*10-3 / 55*10-3) M = 0.0455 M

har like mengder svak syre og korresponderende baSE


bruker bufferlikningen, og ser at [HA] = [A-]



Svar #7
27. november 2006 av Ath (Slettet)

Tusen takk for hjelpen.

Har noen andre oppg. som jeg ikke klarte å løse:


Hva blir pH-verdien i en løsning som lages ved å blande sammen 1,0 dm^3 0,40 M CH3COOH og 1,0 dm^3 0,020 M NaOH? Ka = 1,8 * 10^-5 M

Jeg sliter veldig med å løse slike oppgaver, så håper noen kan forklare underveis.

Brukbart svar (0)

Svar #8
27. november 2006 av Janhaa

Tusen takk for hjelpen.
Har noen andre oppg. som jeg ikke klarte å løse:
Hva blir pH-verdien i en løsning som lages ved å blande sammen 1,0 dm^3 0,40 M CH3COOH og 1,0 dm^3 0,020 M NaOH? Ka = 1,8 * 10^-5 M
Jeg sliter veldig med å løse slike oppgaver, så håper noen kan forklare underveis.

-------------------------------------------------------------------------------------------
2 reaksjonelikninger i oppgava:





Kaller CH3COOH for HA (svak syre) for enkelhets skyld:

Ok, denne er akkurat som e). Jeg skal ta den kjapt for deg. Antar du er velkjent med omregning til
stoffmengde (mol) nå, Via konsentrasjon og volum. Du vet C = n / V.

Mellomregningene tar du selv på papiret, jeg forklarer deg tankegangen:

n(HA) =  0.4 mol
og n(NaOH) = 0.02 mol

der V(tot) = 2 litr

Her sees at der er overskudd av HA. Dvs. nHA(overskudd) = n(HA) - n(NaOH) = (0.4 - 0.02) mol = 0.38 mol. Vi har altså en blanding av svak syre og dens salt. DVS en bufferløsning:






Så er der bare å kjøre dette i bufferlikningen:









Svar #9
27. november 2006 av Ath (Slettet)

Men jeg skjønner ikke hvordan du fikk [A-] til å være 0,02 mol... det er jo stoffmengden til NaoH.

Svar #10
27. november 2006 av Ath (Slettet)

Har to oppg. til som jeg ikke skjønner.

Hvor mange gram natriumacetat må du veie inn for å få 1 L løsning med pH = 9,30?


Det kunstige søtningsmiddelet sakkarin med molar masse 183,2 g/mol er en svak enprotisk syre med Ka = 2*10^-12 M. En tablett av søtningsmidelet innneholder 12,5 mg av sakkarinets natriumsalt. Beregn pH når 5 tabletter settes til vann og sluttvolumet blir 100 cm^3.

Brukbart svar (0)

Svar #11
28. november 2006 av Janhaa

Har to oppg. til som jeg ikke skjønner.
a)
Hvor mange gram natriumacetat må du veie inn for å få 1 L løsning med pH = 9,30?

b)
Det kunstige søtningsmiddelet sakkarin med molar masse 183,2 g/mol er en svak enprotisk syre med Ka = 2*10^-12 M. En tablett av søtningsmidelet innneholder 12,5 mg av sakkarinets natriumsalt. Beregn pH når 5 tabletter settes til vann og sluttvolumet blir 100 cm^3.


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

a)



pH = 9.3 gir pOH = 4.7 og [OH-] = 2*10-5 M

og antar [CH3COOH] =  [OH-] = 2*10-5 M
[CH3COO-] = x

Setter så opp KB for (I)











m(NaCH3COO) = 0.714*1*82 g = 58.6 gram

Brukbart svar (0)

Svar #12
28. november 2006 av Janhaa

Men jeg skjønner ikke hvordan du fikk [A-] til å være 0,02 mol... det er jo stoffmengden til NaoH.


-----------------------------------------------------------------------------------------


Betrakt reaksjonslikningen (I) over, da sees at vi har n(A-) = n(NaOH) = 0.02 mol

NaOH protolyserer 100% til Na+  og OH-.

NaA (Na-acetat) i H2O gir Na+  +  A-


Brukbart svar (0)

Svar #13
28. november 2006 av Janhaa

Har to oppg. til som jeg ikke skjønner.
Det kunstige søtningsmiddelet sakkarin med molar masse 183,2 g/mol er en svak enprotisk syre med Ka = 2*10^-12 M. En tablett av søtningsmidelet innneholder 12,5 mg av sakkarinets natriumsalt. Beregn pH når 5 tabletter settes til vann og sluttvolumet blir 100 cm^3.


--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Gjør ett forsøk på oppgava, selv om jeg ikke er 100% sikker.

Kaller sakkarin for HA (svak syre), og dens Na salt for NaA.

Da gjelder:





F(HA) = 183.2 g/mol

F(NaA) = 205.2 g/mol

Videre antar jeg at en tablett sakkarin er på 0.5 g , og den inneholder 12.5 mg NaA.

[A-] = 3.05*10-3 M

n(HA) = 1.365*10-2 mol

[HA] = 0.136 M

rydder litt opp i (I) og får;






Svar #14
29. november 2006 av Ath (Slettet)

2 reaksjonelikninger i oppgava:





Kaller CH3COOH for HA (svak syre) for enkelhets skyld:


Jeg skjønner ikke fortsatt helt hvordan du har kommet fra til at [A-] er 0,02 mol.

Av reaksjonslikningene du har skrevet så ser jeg at du har skrevet: i første likning reagerer eddiksyre med NaOH og det er 100 % protolysert og danner natriumacetat og vann. Så kan natriumacetatet igjen løses opp i vann og danne natrium og acetat. Men i neste reaksjon, skal det egentlig ikke være acetationene som blir dannet reagere videre med vann og danne likevekten :

acetat + vann <----> eddiksyre + OH-

Er det slik man også kan løse oppg.?

Men har du da tenkt, at i reaksjonslikning 1, så ser vi at NaOH protolyserer 100 % og dermed svarer 1 mol NaOH <----> 1 mol natriumacetat <----> 1 mol acetat?

Men hva med eddiksyren som reagerer med NaOH? Kunne det ikke like godt ha vært eddiksyren som reagerer med NaOH vært utgangspunktet for å finne [A-]? Jeg mener da at vi vet jo stoffmengden til eddiksyren, og jeg tenker da at 1 mol eddiksyre <----> 1 mol natriumacetat <----> 1 mol acetat. Men ligger feilen i at eddiksyre er en svak syre og kan ikke protolysere 100 %, slik at all stoffmengden eddiksyren starter med, ikke går over til like stor stoffmengde natriumacetat?

Håper du skjønner hva jeg prøver å komme fram til... det er vel det jeg sliter med å fortså.

Men går det også an å si at stoffmengden NaOH nøytraliserer syren, tilsvarer stoffmengden NaOH har dannet acetat?


Håper du har tid til å hjelpe meg en siste gang før prøven i morgen.


Tusen takk for all hjelpen hittil :)

Brukbart svar (0)

Svar #15
29. november 2006 av Janhaa

Jeg skjønner ikke fortsatt helt hvordan du har kommet fra til at [A-] er 0,02 mol.
Av reaksjonslikningene du har skrevet så ser jeg at du har skrevet: i første likning reagerer eddiksyre med NaOH og det er 100 % protolysert og danner natriumacetat og vann. Så kan natriumacetatet igjen løses opp i vann og danne natrium og acetat. Men i neste reaksjon, skal det egentlig ikke være acetationene som blir dannet reagere videre med vann og danne likevekten :
acetat + vann <----> eddiksyre + OH-
Er det slik man også kan løse oppg.?
Men har du da tenkt, at i reaksjonslikning 1, så ser vi at NaOH protolyserer 100 % og dermed svarer 1 mol NaOH <----> 1 mol natriumacetat <----> 1 mol acetat?
Men hva med eddiksyren som reagerer med NaOH? Kunne det ikke like godt ha vært eddiksyren som reagerer med NaOH vært utgangspunktet for å finne [A-]? Jeg mener da at vi vet jo stoffmengden til eddiksyren, og jeg tenker da at 1 mol eddiksyre <----> 1 mol natriumacetat <----> 1 mol acetat. Men ligger feilen i at eddiksyre er en svak syre og kan ikke protolysere 100 %, slik at all stoffmengden eddiksyren starter med, ikke går over til like stor stoffmengde natriumacetat?
Håper du skjønner hva jeg prøver å komme fram til... det er vel det jeg sliter med å fortså.
Men går det også an å si at stoffmengden NaOH nøytraliserer syren, tilsvarer stoffmengden NaOH har dannet acetat?
Håper du har tid til å hjelpe meg en siste gang før prøven i morgen.
Tusen takk for all hjelpen hittil :)


Jeg skal prøve og forklare.
Betrakt de to likevektene, samt reaksjonen:











Fra siste reaksjonsliknings K ser vi at saltet (egentlig NaA, jeg har droppa Na) er helt (100%)
oppløst og gir ionene A- og Na+. Du visste kanskje ikke at når reaktantene og
produktene bytter side, så blir konstanten (K) invers av opprinnelig.
(1) og (2) er jo begge forskyvet sterkt mot venstre, især (2). Slik at deres dissosiasjonskonstanter er små. 
Reaksjonen initieres jo ved å blande svak syre (HA) og sterk base (NaOH), og da er der rimelig å
anta at n(OH-) = n(A-) da den er sterkt forskyvd mot høyre i hht (3).

I de 2 tilfellene (foregående oppgaver, sjekk) vi har vært borti,  så har n(OH-) < n(HA).
Og da er OH- den begrensende reaktant, i underskudd. Derfor har vi brukt denne.
Dette var vel hovedsp. ditt. Ville bare fortelle om det andre også !


For å oppsummere de ulike tilfellene ved blanding av svak syre (HA) og sterk base (NaOH):


1)
n(HA) > n(NaOH), dvs overskudd av HA og blanding av HA og A- (svak base). Altså en buffer. BUFFERLIKNING

2)
Overskudd av NaOH, n(NaOH) > n(HA), sterk base. Protolyse av sterk base.

3)
n(HA) = n(NaOH), dvs ekvivalente mengder svak syre og sterk base. Dvs man har svak base, A-. Deretter protolyserer acetationet (A-) etter likevekt nr 2.


håper dette hjalp...







Skriv et svar til: Buffer regning

Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no? Klikk her for å registrere deg.