Springen naar inhoud

Buffers


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 11:48

Ik ben bezig met een vraagstuk:
Je lost 0,84 g NaHCO3 op in 1,0 L water.
Daarbij voeg je een oplossing van 1 L met 1,06g Na2CO3.
Daarbij voeg je 250mL 0,10 M HNO3-oplossing toe.

Bereken de pH.

De eerste 2 vormen dus een buffer. De H3O+ van HNO3 ( sterk zuur ) reageert met CO3 uit de 1e oplossing, er is echter een overmaat aan H3O+ waardoor al het CO3 opreageert, hoe word de bufferformule dan??

Kz = [H3O+] * 0 / [HCO3]

Dit kan niet want de onbekende, H3O+ valt dan weg omdat je met 0 vermenigvuldigt. Hoe werkt dit?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

HenkdeVries

    HenkdeVries


  • 0 - 25 berichten
  • 15 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 16:09

Je kunt het zien als een onvolledige titratie. De hoeveelheid HNO3 is voldoende om alle CO32- om te zetten in HCO3-, maar te weinig om alle HCO3- te laten reageren tot CO2. Je kunt uitrekenen hoe hoog de concentratie van het resterende HCO3- is en daaruit kun je de pH berekenen.

#3

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 16:13

Oh nu word het idd in een keer een stuk logischer, je bedoelt dat HCO3 een amfolyt is en daarom ook reageert met HNO3 als base. Ik zal even kijken wat ik eruit krijg.

#4

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 16:27

Helaas! het lukt nog niet.

Ik zal je uitleggen wat ik heb gedaan.
We hebben 0,025 mol HNO3-, dus hetzelfde aan H3O+.
We hebben 0,01 mol HCO3 en 0,01 mol CO3.
Eerst reageert HNO3 aflopend met CO32-. CO32- + H3O+ > HCO3- + H2O.

Er is dus 0,01 mol CO3 en H3O verdwenen en er is 0,01 mol HCO3 ontstaan.

Nu reageert het resterende deel van de HNO3 met het nieuwe aantal mol HCO3, 0,01 + 0,01 = 0,02.

HCO3 + H3O+ > H2O + H2CO3.

Er was nog 0,025 - 0,01 = 0,015 mol H3O+ over. Dat reageert op en dan blijft er 0,05 mol HCO3 over.

De concentratie is dan in 2,25 liter, is dus 0,005 / 2,25 = 0,0022

Als ik hiervan -log doe dan krijg ik pH = 2,65 en dat is fout, het goede antwoord is 5,87.
Wat doe ik verkeerd?

Scheikundige formules kan je gemakkelijk schrijven met behulp van de [ chem ]-tags. Moderator

Veranderd door Kravitz, 08 maart 2011 - 17:22
[ chem ]-tags ingevoerd


#5

HenkdeVries

    HenkdeVries


  • 0 - 25 berichten
  • 15 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 17:43

De waarde van [HCO3-] die je hebt berekend klopt, maar vervolgens neem je ten onrechte aan dat [H3O+]=[HCO3-]; dat geldt alleen voor sterke zuren, waarbij volledige dissociatie optreedt. In dit geval heb je de Kz-waarde nodig om de pH te berekenen.

#6

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 18:57

Aha! dat is een domme fout idd, maar nogsteeds kom ik niet op het juiste uit (pH = 5,87 volgens mijn leraar)

Als ik de formule Kz = [H3O+]2 (kwadraat)/ [HCO3] - [H3O+]

Er zijn 2 K-waarden voor HCO3, 1 Kz en 1 Kb, ik weet niet welke ik moet gebruiken maar bij beiden kom ik niet op het juiste uit.

De Kb is 2,2*10^-8. De formule wordt dan:

2,2*10^-8 = H3O+2 / 0,0022 - H3O+

Ik noem H3O+ x. dan krijgen we
x2 + 2,2*10^-8x - 4,88*10^-11 = 0

Hieruit krijg ik met de abc-formule x = 6,79*10^-6 en als ik hiervan de -log neem kom ik op pOH = 5,17. De pH is dan niet 5,87.

Zelfde manier de Kz gedaan, daaruit krijg ik x=3,22*10^-7.
-log(x) geeft dan pH = 6,49 en dat is ook niet het juiste antwoord.

Als je wilt dat ik de berekeningen van die Kz ook invoeg dan zeg je dat maar!

Hopelijk blijf je me helpen ik ben je heel erg dankbaar hiervoor ;)

Veranderd door Dae1337, 08 maart 2011 - 18:59


#7

HenkdeVries

    HenkdeVries


  • 0 - 25 berichten
  • 15 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 19:28

Ik begrijp de verwarring, ik zat zelf ook op het verkeerde spoor. Het gaat om het evenwicht H2CO3 + H2O ../mods/chem/rightleftharpoons.gif H3O+ + HCO3-. Nu zou het moeten lukken!

Veranderd door HenkdeVries, 08 maart 2011 - 19:30


#8

Kravitz

    Kravitz


  • >1k berichten
  • 4042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 maart 2011 - 19:37

Ofwel kan je simpelweg de bufferformule gebruiken.
LaTeX

Probeer via bovenstaande reactievergelijking (post 7) te begrijpen welke waarde je voor de pka moet gebruiken.
"Success is the ability to go from one failure to another with no loss of enthusiasm" - Winston Churchill

#9

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 19:47

@HenkDeVries, ik gebruikte de Kb waarde van HCO3, HCO3 is in jouw vergelijking de base dus volgensmij heb ik het goed gedaan.

@Kravitz, ik snap dat er in de vergelijking van HenkDeVries een buffer is, maar ik weet alleen de concentratie HCO3..

#10

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 19:55

Op een ander forum heb ik een uitwerking gekregen van het vraagstuk, deze persoon komt echter op een ander antwoord uit dan mijn leraar geeft. Toch zien zijn berekeningen er goed uit.

Om te beginnen is het handig om eerst eens te berekenen hoeveel mol van elke stof aanwezig is:

NaHCO3: 0,84/84,01 = 0,010 mol = 10 mmol
Na2CO3: 1,06/105,99 = 0,010 mol = 10 mmol
HNO3: 0,10*0,250 = 0,025 mol = 25 mmol

Als je het zuur bij de buffer gooit, gaan er twee reacties optreden. In eerste instantie wordt het carbonaat een keer geprotoneerd, zodat bicarbonaat wordt gevormd:

CO32- + H3O+ ../mods/chem/rightarrow.gif HCO3-

Er is echter slechts 10 mmol carbonaat, wat reageert met 10 mmol zuur, waardoor er nog 15 mmol zuur overblijft. Het restant van het zuur gaat reageren met bicarbonaat, wat leidt tot de vorming van koolzuur. Deze stof splitst zich weer in koolstofdioxide dat uit de oplossing bubbelt en water:

HCO3- + H3O+ ../mods/chem/rightarrow.gif H2CO3 ../mods/chem/rightarrow.gif H2O + CO2

Omdat er in totaal 20 mmol bicarbonaat is en 15 mmol zuur, zal er nog 5 mmol bicarbonaat overblijven dat een evenwicht instelt met het water:

HCO3- + H2O ../mods/chem/rightleftharpoons.gif CO32- + H3O+

Hierbij hoort de evenwichtsconstante: Ka = [H3O+][CO32-]/[HCO3-]

Laten we stellen dat van de 5 mmol HCO3- er x mmol wordt gedeprotoneerd, wat x mmol CO32- en x mmol H3O+ geeft.

Substitueer deze getallen in de evenwichtsvoorwaarde:

Ka = (x/2,25)(x/2,25)/((5*10-3 - x)/2,25)

Dit geeft de vergelijking: x2 + 2,25*Ka*x - 2,25*5*10-3*Ka = 0

Oplossen geeft x = 7,26*10-7

pH = -log([H3O+]) = -log(7,26*10-7/2,25) = 6,49

Je kunt deze waarde eventueel nog controleren met de Henderson-Hasselbalchvergelijking.



Op zijn antwoord kwam ik ook uit! (zie mijn vorige post) dus mijn leraar zit gewoon fout ;)

Veranderd door Dae1337, 08 maart 2011 - 19:57


#11

Kravitz

    Kravitz


  • >1k berichten
  • 4042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 maart 2011 - 20:00

Je hebt dus:
-height: 0px;">
HCO3-+H+../mods/chem/rightarrow.gifH2CO3
0,2 0,015 /
0,005 / 0,015
HCO3- gaat via een aflopende reactie (omdat HNO3 een sterk zuur is) reageren tot H2CO3. Na reactie ontstaat een buffermengsel. Wanneer je nu de getallen uit bovenstaande tabel gaat omrekenen naar concentratie kan je ze in de bufferformule substitueren.
"Success is the ability to go from one failure to another with no loss of enthusiasm" - Winston Churchill

#12

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 20:05

Je hebt dus:
-height: 0px;">

HCO3-+H+../mods/chem/rightarrow.gifH2CO3
0,2 0,015 /
0,005 / 0,015
HCO3- gaat via een aflopende reactie (omdat HNO3 een sterk zuur is) reageren tot H2CO3. Na reactie ontstaat een buffermengsel. Wanneer je nu de getallen uit bovenstaande tabel gaat omrekenen naar concentratie kan je ze in de bufferformule substitueren.


Ik ben bang dat je het niet meer helemaal volgt ;) Al het HNO3 is al opgereageerd met CO3 tot HCO3.

#13

Dae1337

    Dae1337


  • 0 - 25 berichten
  • 13 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 maart 2011 - 20:15

Ik ben bang dat je het niet meer helemaal volgt ;) Al het HNO3 is al opgereageerd met CO3 tot HCO3.



Woo wacht even laat maar je hebt gelijk! Er was 0,015 mol HCO3 gereageerd dus dat is nu H2CO3!

Inderdaad gewoon de buffervergelijking, wat stom van me!

Ik kom nu op het goede antwoord uit.
Dank duizendmaal!

#14

Evalijne

    Evalijne


  • >25 berichten
  • 30 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 26 maart 2011 - 19:34

Hallo,

nu we het over buffers hebben hoop ik dat iemand mij kan helpen. het antwoord zou wel heel makkelijk zijn, maar ik kom er niet uit;

de opgaven luidt als volg; "bereken de pH-verandering die optreed in bloed pH = 7,35, T = 310 K, als door een stofwisselingstoornis plotseling zoveel zuur zou vrijkomen , dat één procent van het aanwezige HCO3- reageert tot CO2 + H2O. voor HCO3- geld: Kz = 8,0 10-7 (bij 310 K). "

Wat ik heb;
Reactievergelijking;
H+ + HCO3- -> H2CO3 ->H2O + CO2

Ik moet het met de Henderson-Hasselbalch-vergelijking oplossen, maar ik weet niet hoe ;)

Ik weet ook dat Ka = [CO2][H+] / [ HCO3-] toch ???
ik weet dan dat je de pH kan berekenen door pKa + Log ([CO2]/ [ HCO3-])

Ik snap het niet, kan iemand mij helpen?

Alvast onwijs bedankt,

Groetjes





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures