Tilsætning af syre for at få bestemt pH

Prøv at lave et før/efter skema over reaktionen. Det plejer at give et godt overblik over ligevægtsopgaver.

en klassiker indenfor almen kemi. Fik du løst opgaven? Kan se jeg er sent ude.

Nej, fik ikke løst den, har foreløbigt afleveret alle opgaverne, så tror jeg springer denne over..

Er vi ikke enige om, at det er mere komplekst end som så? Lyder til at du måske har haft den.

Jeg har efterhånden vist den mange gange. Har selv haft almen kemi, men ikke direkte den opgave.

Om ikke andet kan jeg give en løsning til den her, men ved ikke om jeg er for sent ude. Hvis du stadig kan nå at aflevere den må du jo om hvad du gør, men måske er der andre derude, der kan bruge en hånd. Den tager lidt tid at skrive op, så giv mig lige nogle minutter.

Her kommer den. Beklager lige ventetiden, jeg faldt lige i staver over et af punkterne selv, det er i enden det bliver sjovt, hvor alle antagelserne spiller en rolle!
Først opskrives alt det vi kender (reaktionerne er selvfølgelig i ligevægt, men kan ikke finde ligevægtspile her :/ ).

HA _(aq) → H⁺ _(aq) + A^- _(aq)
H₂O _(l) → H⁺ _(aq) + OH^- _(aq)
B _(aq) + H₂O _(l) → BH⁺ _(aq) + OH^- _(aq)

pK_a = 4.76
pK_b = 5.40
pK_w = 14.02
c_HA = 0.01 M

Opgaven løses ved at lave antagelser, men først kan vi omskrive pK-værdierne, da "pX" kun giver udtryk for -log(X). Altså har du faktisk dine ligevægtskonstanter for reaktionerne;

k_w = [OH^- ]*[H⁺] = 10^-14.02
k_a= ( [H⁺] * [A^- ] ) / [HA] = 10^-4.76
k_b = ( [OH^- ] * [BH⁺] ) / [B] = 10^-5.40

Vi sætter volumen tilsat af base til at være lig med x (i liter)
Massebevarelse for syren: [HA] + [A^- ] = (x*0.01 M) / (0.1L + x )
Massebevarelse for basen: [B] + [BH⁺] = (0.1L * 0.01 M) / (0.1L+x)
Elektroneutralitet: [A^- ] + [OH^- ] = [H⁺ ] + [BH⁺ ]

Men da vi ved at pH skal være 8.9 må [H⁺ ] = 10^-8.90 og tilsvarende må [OH^- ] = 10^-5.12. Hvis disse tal indsættes for k_a og k_b. Du får følgende udtryk for

[A^- ] / [HA] = 10^4.14
og
[BH⁺] / [B] = 10^-0.28

Ud fra ovenstående kan vi se at [A^- ] >> [HA] og [BH⁺ ] ≈ [B], samt at [A^- ] >> [OH^- ]. Det sidste kan vi bruge i elektroneutralitetsudtrykket for at eliminere [OH^- ]. Hvis vi husker på, at pH > 7, er vi i en basisk opløsning, så [H⁺] må være meget lille (10^-8.9 som vi fandt), og kontribuere altså heller ikke meget. At antage disse kan negligeres fås
Elektroneutralitet: [A^- ] = [BH⁺ ]

NU kommer det sjove. Hvis vi tager de to massebevarelser  og dividerer dem med hinanden får vi et udtryk alene for x. Du skulle gerne få følgende

( [HA] + [A^-] ) / ( [BH⁺] + [B] ) = 10x

Men da vi ved at [A^-] >> [HA] kan [HA] negligeres i ovenstående udtryk. Desuden ved vi at [A^-] = [BH⁺], hvoraf vi får

[BH⁺] / ( [B] + [BH⁺] ) = 10x

Hvis vi dividerer ovenstående igennem med [B] får vi

( [BH⁺]/[B] ) / (1 + [BH⁺]/[B] ) = 10x

Men fra ovenstående fandt vi jo frem til at [BH⁺]/[B] = 10^-0.28, og vi kan altså isolere x. Gøres dette fås x = 0.034L, eller 34 mL.

Håber det lysnede lidt op. I alt det her kunne [B] lige så godt have været [B^- ], som samler en proton op og bliver til [BH]. Det giver det samme til sidst.

Årh, puha! Redning! Har præcis samme opgave til i morgen, og var fuldstændig lost! Nu er et lys lige pludselig gået op for mig. Tak ;)

Fantastisk !! Tusind tak. Jeg tror stadig der er mulighed for at aflevere, instruktor er ikke så streng hvad det angår :)

Om ikke andet virker opgaven sindssygt afklarende på feltet, fordi den kommer så meget rundt om den disciplin at regne med syrer og baser..

Og nu ligger opgaven her, til brug for nogen af de næste generationer som har almen kemi :)

Er glad for jeg kunne hjælpe :)