Kemi

Neutralisering af HCL med Natriumacetat (kemisk ligevægt).

27. december 2006 af kimn (Slettet)

Til 100 ml 0,100 M HCl skal sættes så meget fast natriumacetat (M = 82,04 g/mol), at opløsningens
pH ændrer sig til 4,00. Syrestyrkekonstanten for eddikesyre er Ks = 10^–4,74 M.

Hvor meget natriumacetat skal tilsættes?

Resultatet er 970mg (11,82mmol), men jeg kan ikke finde ud af hvordan man kommer frem til dette.

Er der nogen der kan hjælpe?

Brugbart svar (0)

Svar #1
28. december 2006 af Quasar (Slettet)

H+ + CH3COO- --> CH3COOH

Der kan max. dannes 0,01mol CH3COOH (nHCl)

Til at danne 0,01mol CH3COOH skal bruges 0,01mol CH3COO-

Vi udnytter nu pufferligningen til at bestemme, hvor stort et overskud af CH3COO- (x) vi skal tilsætte de 0,01mol CH3COOH for at få pH = 4,00:

4,74 + log(x/0,01) = 4,00 <=>

x = 0,001819...mol

I alt skal der altså tilsættes 0,01 mol + x mol natriumacetat, hvilket er de oplyste 11,82mmol.

Svar #2
28. december 2006 af kimn (Slettet)

Tak for svaret Quasar.

Kan nogen sige om følgende kommentarer er korrekte (bare lige så jeg har forstået kemien i mit spørgsmål):

1. Da HCL er en stærk syre vil alle dens H+'er blive overført til CH3COO- fra Natriumacetat. Dvs. hvis der tilsættes 0,01mol natriumacetat vil pH'et være 3,38 når reaktionen CH3COOH <=> CH3COO- + H+ er i ligevægt.

Udregning:
(0,01-x)^2 / x = 10^-4,74 <=> x = 0,00958M
[H+] = 0,01M - 0,00958M = 0,00042M
pH = -log(0,00042) = 3,38

2. Pufferligningen kan kun anvendes pga. at reaktionen sker i en svag syre og dens salt.
3. Pufferligningen formål er, at justere pH'et fra 3,38 til 4 ved at tilsætte mere base (natriumacetat) så reaktionen skydes mod venstre.

Brugbart svar (0)

Svar #3
28. december 2006 af Quasar (Slettet)

Hmmm

CH3COOH <=> CH3COO- + H+

Det kan da ikke passe.

Du skriver endvidere, at pH bliver 3,38, hvis der tilsættes 0,01mol CH3COO- til 0,01mol HCl. Du skal udregne pH for en sådan opløsning som pH for en vandig opløsning af eddikesyre, som er en svag syre.

Svar #4
28. december 2006 af kimn (Slettet)

Ikke helt sikker på hvad du mener (jeg er lidt rusten i kemi).

Sker der ikke følgende når man tilsætter natriumacetat til HCl-opløsningen:

CH3COONa(s) -> CH3COO- + H+ (vidtgående mod højre)
CH3COO- + H+ <=> CH3COOH (kemisk ligevægt)

Hvordan ville du regne pH, hvis man kun har tilsat 0,01mol natriumacetat?

Brugbart svar (0)

Svar #5
28. december 2006 af Quasar (Slettet)

Natriumacetat dissocierer:

(I) CH3COONa -> CH3COO- + Na+

Acetationer reagerer med de sure protoner fra saltsyren:

(II) CH3COO- + H+ --> CH3COOH

Begge er fuldstændige reaktioner. Den eneste ligevægt du har, er:

(III) CH3COOH + H2O <=> CH3COO- + H3O+

Ovenstående er en dynamisk ligevægt, eftersom begge reaktioner hele tiden vil foregå og i samme udstrækning.

Så længe der er sure protoner til stede, vil reaktionen (II) foregå. Når du har tilsat 0,01mol natriumacetat, vil der være dannet 0,01mol eddikesyre. Hvis der tilsættes yderligere natriumacetat, vil ligevægten (III) indstilles hurtigt og herefter kan pufferligningen benyttes til pH-beregning - det er jo ligevægtskonstanten omskrevet.

Hvis der er tilsat 0,01mol natriumacetat, er der altså dannet 0,01mol eddikesyre. Eddikesyren reagerer langsomt med vand som i (III) (svag syre), så pH i opløsningen kan umiddelbart efter tilsætningen af 0,01mol natriumacetat godt regnes vha. formlen for beregning af pH i en svag syre.

Svar #6
28. december 2006 af kimn (Slettet)

Vil det sige at min pH-udregning, efter tilsætning af 0,01 natriumacetat, er ok (når man er sikker på at ligevægten mellem eddikesyre og vand har indstillet sig)?

Brugbart svar (0)

Svar #7
28. december 2006 af Quasar (Slettet)

Det vil jeg ikke mene.

Se:

http://homepage.svendborg-gym.dk/rk/kemi/computerkemi/protolysegrad/Protolysegraden%20af%20eddikesyre.pdf

Her vises et eksempel med 0,1M eddikesyre (din koncentration), hvori der er målt pH = 2,86 (pH er i teorien 2,87 jf. formlen for pH i svage syrer)

Her bestemmes protolysegraden, men det interessante er [CH3COO-] ved ligevægt. Denne og [CH3COOH] ved ligevægt kan du benytte til at beregne pH for opløsningen af 0,1M eddikesyre ved ligevægt (brug pufferligningen).

Svar #8
29. december 2006 af kimn (Slettet)

Lige for god ordens skyld så er det 0,01M eddikesyrer i mit spørgsmål.

Hvis man ser bort fra natriumacetat/HCl reaktionerne og kun betragter en opløsning af eddikesyrer på 0,01M, så giver det efter min beregning et pH på 3,38.

CH3COOH <=> CH3COO- + H+
Start 0,01M 0M 0M
Equal 0,01M-x x x

Ks: [CH3COO-][H+] / [CH3COOH] = 10^-4,74 <=>

x*x / (0,01M-x) = 10^-4,74 <=> x = -0,000435775 eller x = 0,000417578

Dvs. [H+] = 0,000417578 og pH = -log(0,000417578) = 3,38.

Dette er stort set samme fremgangsmåde jeg anvendte i #2.

I øvrigt, hvis jeg anvender pufferligningen på resultaterne fra ovenstående udregning, får jeg samme pH-værdi:

pH = pKs + log([base]/[syre]) <=>
pH = 4,74 + log(0,000417578 / (0,01-0,000417578)) = 3,38

Er jeg gået helt galt i byen?

Brugbart svar (0)

Svar #9
29. december 2006 af Quasar (Slettet)

Hmmm

0,01mol CH3COOH i 100mL vand giver en formel koncentration på 0,1M. Er det ikke den situation vi har?

Du skriver:

"Hvis man ser bort fra natriumacetat/HCl reaktionerne og kun betragter en opløsning af eddikesyrer på 0,01M, så giver det efter min beregning et pH på 3,38"

pH i en opløsning af eddikesyre med en formel koncentration på 0,1M beregnes som:

pH = 0.5(pKs-log0,1M) = 2,87

Når ligevægten mellem eddikesyre og acetationen har indstillet sig, skal du bruge pufferligningen. Se link.

Svar #10
29. december 2006 af kimn (Slettet)

Det er præcis den situation vi har, min fejl.

Når jeg indsætter 0,1M i mit regnestykke i #8, når jeg også frem til pH 2,87.
Da det er en svag syrer kan jeg selvfølgelig også bruge pH-formlen for en svag syre (pH = 0.5(pKs - log Cs)).

Du skal have mange tak for hjælpen.

Skriv et svar til: Neutralisering af HCL med Natriumacetat (kemisk ligevægt).

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.