Borvand

Miarv,

I DATABOG Fysik Kemi (10.udgave, 2000, s.37) er anført en kvalitativ styrkeinddeling for syrer og baser. Heraf ses, at pKs-værdien 9.24 korresponderer til en svag syre, og derfor er din beregning af pH i orden.

Den korresponderende base til borsyre, H3BO3, er ikke H2BO2(-), men H2BO3(-). Pufferligningen giver ganske rigtigt, at pH = 9.24.

Ifølge mine beregninger skal der til opløsningen bruges 15.42g borax. Dette opløses i ca. 250mL vand i en 500mL målekolbe, hvorefter man tilsætter 80.9mL 1.0M HCl og fortynder med vand til 500mL.

Na+ og Cl- er vel ikke noget problem i opløsningen - ionerne er letopløselige, og Cl- er en uhyre svag base.

Man skal derimod nok være opmærksom på opløseligheden af borax, når man benytter den anviste fremgangsmåde.

I Databogen (s.83) findes disse data for opløseligheden af borax;

m_opl = 2.0g/100mL (v. 273K)
m_opl = 170g/100mL (v. 373K)

Ved at holde temperaturen på et passende niveau må det således kunne lade sig gøre at opløse de 15.42g borax i 250mL vand.

Mon ikke KemiKasper eller frodo kan kommentere den foreslåede fremgangsmåde?

//Singularity

Mange tak.
H2BO2(-) er en ren skrivefejl, jeg mente som du skriver H2BO3(-).

Jeg tror ikke jeg kan følge dine beregninger for hvordan opløsningen kan laves, kan du forklare dem yderligere?

#2: Opløsningen skal indeholde 2.0g borsyre per 100mL. Dvs. 500mL indeholder 10.0g borsyre, ergo

n(H3BO3) = m/M = (10.0g)/(61.83g/mol) = 0.1617...mol ~ 0.162mol

Borax dissocierer i vand efter reaktionsskemaet

B4O7^(2-)(aq) + 5H2O(l) -> 2H3BO3(aq) + 2H2BO3^-(aq)

og ved tilsætning af saltsyre reagerer HCl praktisk talt fuldstændigt med dihydrogenborationerne (H2BO3-) efter reaktionsskemaet

HCl(aq) + H2BO3^-(aq) -> H3BO3(aq) + Cl^-(aq)

Der er således to reaktioner, som bidrager til dannelse af borsyre.

Vi sørger nu for, at opløsning af borax giver n(H3BO3)/2 = 0.0809 mol borsyre. Ifølge koefficienterne i det første reaktionsskema kræver det, at

n(B4O7^(2-)) = 1/2*0.0809mol = 0.0404mol

Borax spaltes i forholdet 1:1 mht. B4O7(2-), så n(borax)=n(B4O7^(2-)) og dermed

m(borax) = (0.0404mol)*(381g/mol) = 15.4195...g ~ 15.4g

Nu indeholder opløsningen 0.0809mol H3BO3 og 0.0809mol H2BO3- (puffer). Reaktionen mellem HCl og H2BO3-forløber fuldstændigt, og al H2BO3- omdannes til H3BO3, hvis vi tilsætter 0.0809mol HCl (1:1-reaktion). Saltsyrens koncentration er 1.0M, så det nødvendige volumen HCl er

V(HCl) = n/c = (0.0809mol)/(1.0M) = 0.08086...L ~ 80.9mL

Dermed indeholder opløsningen

n(H3BO3) = 2*0.0809mol = 0.162mol

Fortynding til 500mL giver således et indhold af borsyre på 2.0g/100mL, som ønsket.

Som sagt kunne du overveje at forhøre dig hos KemiKasper eller frodo mht. fremgangsmåden. Så vidt jeg kan se, skal man blot sørge for, at temperaturen er tilstrækkelig høj til, at de 15.4g borax kan opløses (jf. #1).

Godnat :-)

//Singularity

Mange tak for hjælpen, så kom der styr på alle udregninger.
Når en opskrift på fremstillingen af borvand skal gives, skal man så tage hensyn til stødkogning når der til sidst fyldes op med vand, eller er koncentrationen fo lav til at man risikerer noget?

#4: Opskrift på fremstilling af 500mL borvand med et indhold af borsyre på 2.0g/100mL:

"15.4g borax (Na2B4O7*10H2O) opløses under omrøring i ca. 250mL vand i en 500mL målekolbe, hvorefter man under omrøring tilsætter 80.9mL 1.0M HCl og fortynder med vand til 500mL."

Det er unødvendigt at opløse borax i nærheden af kogepunktstemperatur, så stødkogning kommer slet ikke på tale. Der skal opløses 15.4g borax i 250mL, svarende til godt 6g per 100mL. Ifølge #1 er opløseligheden 2.0g/100mL ved 273K (0degC), så jeg vil umiddelbart tro, at en temperatur på omtrent 298K (25degC) er tilstrækkelig til at opløse de 15.4g borax.

//Singularity

Kan ikke lige se hvorfor det skal være 1,0 M HCl og hvorfor det skal opløses i lige 250 mL?

Det skal ifølge opgaveformuleringen være 1,0M HCl.
250mL vand er vel mest fordi det er et pænt tal, tilstrækkelig til at al borax kan opløses deri, HCl tilsættes og der derefter kan fyldes helt op med vand.

#6: Det er et forslag at opløse det i 250mL vand. Voluminet skal være tilstrækkelig stort af hensyn til opløseligheden af borax, men samtidig noget mindre end 500mL, eftersom der skal tilsættes 80.9mL 1.0M HCl efter, at borax er opløst.

Koncentrationen af saltsyreopløsningen fremgår af opgaveteksten i allerførste indlæg.

//Singularity

Jep ok, er enig :)

Er ikke lige så sej til opløselighed, men hvad vil være minimum af vand at bruge? Bare så jeg kan se om det er nødvendigt at holde øje med.

Hey.. har du den opgave på computeren?