Reaktionsskema

Al₂(SO₄)_{3 (s)}   →   2 Al³⁺_(aq) + 3 SO₄^2-_(aq)

Al³⁺ findes i virkeligheden i vandig opløsning på formen [Al(OH₂)₆]³⁺ lidt ligesom du har skrevet. Jeg har skrevet O til venstre for H for at vise at det er O der binder til Al.

Det viser sig at [Al(OH₂)₆]³⁺, ligesom mange andre metaller, er en syre:

[Al(OH₂)₆]³⁺_(aq)   →   [AlOH(OH₂)₅]²⁺_(aq) + H⁺_(aq)

Er reaktionsskemaet for Al₂(SO₄)₃ i vand så: Al₂(SO₄)₃ (s)   →   2 Al₃+(aq) + 3 SO₄^2-(aq) ?
Skal der ikke ske om kompleksdannelse?

Jeg skal herefter beregne koncentrationen af [Al(OH₂)₆]³⁺ i 0,1 M opløsning af Al₂(SO₄)_3, skal jeg så opstille en ligevægt og gøre det ud derfra?

                     Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ + 3 H₂SO₄

Selvom jeg har placeret en ensrettet pil, så skal det naturligvis forståes som en dobbel harpun, men for dit vedkommende beregn på:

                   Al₂(SO₄)₃   →   2 Al³⁺  + 3 SO₄^2-

Find da opløselighedsproduktet. 

#3 Med 2 Al(OH)3 mener du så komplekset [Al(OH₂)₆]³⁺?

opløselighedsproduktet er 

K_sp=[Al³⁺]²[SO₄^2-]³

Idet koncentrationen er 0,1 M opløsning af Al₂(SO₄)₃, kan det så passe at:

[Al³⁺]=0,2M

[SO₄^2-]=0,3M

Er det korrekt?

#4 Nej, Al(OH)₃ er det bundfald der kommer i en opløsning af Al³⁺, hvis pH er ca. 7. Men vi sagde jo at Al³⁺ er en syre, og dens styrke er sammenlignelig med ethansyre. Det er derfor aluminiumsulfat er opløselig i vand. Da Al³⁺ er en svag syre kan du antage at koncentrationen af [Al(OH₂)₆]³⁺ er 0,2 M. [SO₄^2-] er også med god tilnærmelse 0,3 M, selvom det er en meget svag base.

Tilsætter man lidt base til opløsningen vil der fælde Al(OH)₃. Hvis man tilsætter overskud af base, vil bundfaldet opløses igen, fordi der dannes komplekset [Al(OH)₄]^- som er opløseligt. Vi siger at Al³⁺ er amfoter, altså både en syre og en base.

Jeg beklager meget, men jeg er blevet lidt forvirret nu. Hvad er reaktionsskemaet for Al₂(SO4)₃ i vand? Er det et af følgende:

Al₂(SO₄)_{3 (s)}   →   2 Al³⁺_(aq) + 3 SO₄^2-_(aq)

[Al(OH₂)₆]³⁺_(aq)   →   [AlOH(OH₂)₅]²⁺_(aq) + H⁺_(aq)

Al₂(SO₄)³ + 6 H₂O → 2 Al(OH)₃ + 3 H₂SO₄

#6 Det er den øverste. Nr. 2 er desuden en af flere ligevægte i opløsningen.

Okay, nu er jeg med igen, så ved at kigge på reaktionsskemaet for Al₂(SO₄)₃ i vand:

Al₂(SO₄)_{3 (s)}   ⇔   2 Al³⁺(aq) + 3 SO₄^2-(aq)  (er dette en ligevægt, eller bliver af aluminiumsulfaten dissocieret?)

Opløselighedsproduktet er:

K_sp=[Al³⁺]²[SO₄^2-]³

Jeg skal herefter beregne koncentrationen af [Al(OH₂)₆]³⁺ i 0,1 M opløsning af Al₂(SO₄)³, skal jeg opstille denne ligevægt, idet Al³⁺ er en svag syre, som reagere med vand:

Al³⁺(aq) + 6H₂O(l)   → [Al(OH₂)₆]³⁺ (aq)

Skal jeg dernæst bestemme koncentrationen af hhv. Al³⁺ og SO₄^2- beregnes, og dette gøres således:

                                    Al₂(SO₄)₃ (s)   ⇔   2 Al³⁺(aq) + 3 SO₄^2-(aq) 
Start:                             0,1M                            0                  0
Ligevægt:                      0,1M-0,1M                  2*0,2M       3*0,1M

Er jeg på rette vej?

Jeg har arbejdet med denne opgave i et stykke tid, og jeg må indrømme, at jeg er på bar bund, jeg ved ikke, hvordan jeg skal komme videre.

#8 Det er en ligevægt, hvis der er 'bundfald'.

Det er en rigtig god fremgangsmåde du har gang i. Under 2 Al³⁺ skal der stå 2*0,1M og ikke 2*0,2M.

Du har antaget at ligevægten er forskudt helt mod højre, og det er en god antagelse fordi ionforbindelsen er letopløselig.

Okay, jeg prøver at arbejde videre med dette, og vender tilbage når jeg har et svar. :)

For aluminiumsulfat i vand forløber flg. ligevægt:

                                    Al₂(SO₄)₃ (s)   ⇔   2 Al₃+(aq) + 3 SO₄^2-(aq) 
Start:                             0,1M                            0                  0
Ligevægt:                      0,1M-0,1M                  2*0,1M       3*0,1M
Ligevægt:                      0                                 0,2 M          0,3M

Idet Al³⁺ er en svag syre, reagerer den med vandet, hvorved der dannes komplekset [Al(OH₂)₆]³⁺ i flg. ligevægt:

                                 Al³⁺(aq) + H₂O(l) ⇔ [Al(OH₂)₆]³⁺ (aq)

Start:                             0,2M                            0         
Ligevægt:                      0,2M-x                         x      

 [Al(OH₂)₆]³⁺ har en pKa-værdi på 4,58, koncentrationen af  [Al(OH₂)₆]³⁺ kan findes ved at opstille ligevægtskonstanten:

10^-4,58=x/(0,2-x)

x=0,000005

Dvs. koncentrationen af [Al(OH₂)₆]³⁺ er 0,000005M, er dette rigtigt? Det føles forkert.

#12

Jeg tror du har misforstået syre/base reaktionen ... den er nemlig

[Al(OH₂)₆]³⁺_(aq)      [AlOH(OH₂)₅]²⁺_(aq) + H⁺_(aq)                  syre/base reaktion

Den reaktion du har skrevet er en såkaldt hydratiseringsreaktion ... husk, at der overfører hydroner i en syre/base reaktion.

Al³⁺(aq) + 6 H₂O(l)  →   [Al(OH₂)₆]³⁺ (aq)                                 hydratiseringsreaktion

Den sker fuldstændigt, så jeg har tegnet en reaktionspil, →.

                                 [Al(OH₂)₆]³⁺_(aq)      [AlOH(OH₂)₅]²⁺_(aq) + H⁺_(aq) 

Start:                             0,2M                            0                            0
Ligevægt:                      0,2M-x                         x                            x

Okay, jeg tror, at jeg er med, jeg har lige et spørgsmål: Er det ud fra hydratiseringsreaktionen, at man kan se at Al³⁺ og [Al(OH₂)₆]³⁺ reagerer i forholdet 1:1, og derved har de sammen koncentration?

Ja, Al³⁺ bliver fuldstændigt omdannet til [Al(OH₂)₆]³⁺.

Jeg troede, at jeg havde løst opgaven, men nu er jeg kommet i tvivl på et andet område. Reaktionsskemaet for aluminiumsulfat i vand er: 
Al₂(SO₄)₃ ⇔   2 Al³⁺(aq) + 3 SO₄^2-(aq)

Hvor jeg ved at kigge på ligevægten har bestemt koncentrationen af 2 Al³⁺ til 0,2 M #12. For hydratiseringsreaktionen, burde den så ikke være:
2 Al³⁺ (aq) + 12H₂O (aq) ⇔2[Al(OH₂)₆]³⁺ (aq)

Jeg kan godt se, at Al³⁺ og [Al(OH₂)₆]³⁺ reagerer i forholdet 1:1, men har 2 Al³⁺ som 1 Al³⁺?

Kan dette passe:
                                 Al2(SO₄)₃ (s)   ⇔   2 Al³⁺(aq) + 3 SO₄^2-(aq) 
Start:                             0,1M                            0                  0
Ligevægt:                      0,1M-0,1M                  2*0,1M       3*0,1M
Ligevægt:                      0                                 0,2 M          0,3M

Hvis det er en ligevægt, så vil koncentrationen af aluminiumsulfat vel ikke være 0?

#17 Det er den samme reaktion, du kan bare dividere reaktionsskemaet med 2, så er forholdet 1:6:1 igen.

#18 Det hele bliver opløst, så det er ikke en ligevægt.

Vil det sige, at 2 Al³⁺ og 1 Al³⁺ har samme koncentration, nemlig 0,2 M?

Er det fordi, at aluminiumsulfat er letopløseligt, at det hele opløses?