Springen naar inhoud

Bereiden van buffers


  • Log in om te kunnen reageren

#1

tomdvs

    tomdvs


  • >25 berichten
  • 52 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 18 februari 2008 - 17:58

Hallo daar,

In het labo Biochemie moeten wij twee buffers maken. (1 TRIS (0,07 M pH=7,6) en 1 citroenzuurbuffer (0,07M pH=3)).
Aangezien ik nog geen curcus heb en het de eerste keer dat ik een buffer moet maken, weet ik niet goed hoe ik eraan moet beginnen... (Ik ken wel de theorie van buffers, maar heb deze nog niet kunnen toepassen in het labo) Het volgende heb ik al gevonden:
Ik moet de gewenste opl. van TRIS/citroenzuur maken en dan een kleine hoeveelheid HCl (TRIS) en NaOH(Citroenz) toevoegen.
De vraag is hoeveel van beiden?

Kan iemand mij uitgebereid vertellen hoe ik hieraan moet beginnen, berekeningen zijn welkom!

Alvast bedankt
mvg
Tom

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

#2

RubenM

    RubenM


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 18 februari 2008 - 19:33

De "nette" manier is gebruik maken van de bufferformule; kies een zuur/base-paar waarvan de pKz zo dicht mogelijk in de buurt ligt van de pH die je wil. Als je dan zuur en base in de verhouding 1:1 mengt, krijg je de beste buffer mogelijk.

In de praktijk is de volgende manier het handigst: maak 0,07 M Tris-HCl (dit kun je zelf uitrekenen) en hang daar een pH-meter in. Voeg vervolgens NaOH toe tot pH = 7,6. Dit kan ook met Tris-base (beide vormen van Tris zijn gewoon te koop), maar dat kost wat meer moeite.

Hetzelfde verhaal voor citroenzuur. Maak 0,07 M en voeg NaOH toe tot pH = 3 (dat zal niet veel zijn).

Je kunt hier op zich aan rekenen, maar uiteindelijk draait het toch om wat de pH-meter aangeeft.

#3

msberends

    msberends


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 18 februari 2008 - 22:15

Hmm... ja.

En vergeet dan niet dat het regelen van de zuurgraad ontstaat door het evenwicht tussen het sterke zuur en zijn zout:
Ka=([H+]x[A-])/[HA]
en
HA(aq) <-> H+(aq) + A-(aq)
:)

#4

bteunissen

    bteunissen


  • >1k berichten
  • 1122 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 19 februari 2008 - 11:09

In de praktijk is de volgende manier het handigst: maak 0,07 M Tris-HCl (dit kun je zelf uitrekenen) en hang daar een pH-meter in. Voeg vervolgens NaOH toe tot pH = 7,6. Dit kan ook met Tris-base (beide vormen van Tris zijn gewoon te koop), maar dat kost wat meer moeite.

Nog netter is:

Als je bijv. uit gaat van 100 mL buffer dan reken je uit hoeveel Tris-HCl daarin zit (bij 0,07M). Vervolgens maak je 80mL met deze hoeveelheid Tis-HCl. Dan stel je de pH op 7,6 en dan pas vul je aan tot een volume van 100 mL.

Als je namelijk eerst 100mL 0,07M Tris-HCl maakt en daar ga je vervolgens de pH van stellen met een NaOH oplossing dan is na het stellen het totale volume toegenomen en heb je geen 0,07M buffer meer maar een iets minder geconcentreerde.

Als je een zeer geconcentreerde NaOH oplossing gebruikt om de pH te stellen dan is de hoeveelheid die je daarvan toevoegd waarschijnlijk verwaarloosbaar klein. Maar bij gebruik van een lagere concentratie NaOH dan kan het zijn dat je best veel volume toe moeten voegen en dan klopt de uiteindelijke buffer concentratie niet meer.

#5

tomdvs

    tomdvs


  • >25 berichten
  • 52 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 19 februari 2008 - 18:44

Alvast merci, zo kan ik al van start gaan!
Nu nog een klein vraagje: wat moet de conc. zijn van mij HCl en NaOH oplossing, of doet dat er niet toe?

#6

bteunissen

    bteunissen


  • >1k berichten
  • 1122 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 19 februari 2008 - 19:11

In principe is dit niet al te belangrijk.
Als je een hoog geconcentreerde oplossing gebruikt dan heb je een kleiner volume nodig om de pH juist te stellen.

#7

RubenM

    RubenM


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 19 februari 2008 - 19:15

Nog netter is:

Als je bijv. uit gaat van 100 mL buffer dan reken je uit hoeveel Tris-HCl daarin zit (bij 0,07M). Vervolgens maak je 80mL met deze hoeveelheid Tis-HCl. Dan stel je de pH op 7,6 en dan pas vul je aan tot een volume van 100 mL.


Dat is inderdaad een prima optie, hoewel je er ook op die manier niet aan ontkomt om theoretisch een kleine fout te introduceren: je meet nu namelijk een pH op basis van bijna 0,09 M (0,07 x 100/80) Tris. De daaropvolgende "verdunning" tot 0,07 M zal ondanks de bufferwerking een kleine invloed op je pH hebben. Ook hier zul je in de praktijk overigens niets van terugzien.

#8

bteunissen

    bteunissen


  • >1k berichten
  • 1122 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 februari 2008 - 11:51

Doel je hiermee op de pH van water die invloed heeft op de pH van de buffer tijdens het verdunnen?
Anders snap ik niet helemaal wat je bedoelt.

#9

RubenM

    RubenM


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 februari 2008 - 14:28

Je stelt nu je 0,09 M Tris op pH 7,6. Vervolgens verdun je tot 0,07 M. Daarmee verandert je pH (tenzij je pH = pKz of [Tris] = [Tris-H+], wat hier niet het geval is). Oftewel, nu is je concentratie weliswaar goed, maar wijkt je pH een minuscuul beetje af.

#10

bteunissen

    bteunissen


  • >1k berichten
  • 1122 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 februari 2008 - 15:26

Ik zie niet in waarom de pH hierdoor zou moeten veranderen.
Er is een evenwicht (de buffer) en door te verdunnen verlaagt de concentratie. Deze verlaagt aan beide kanten van het evenwicht. Het evenwicht verschuift niet, dus dan is er toch ook ook geen verandering in de pH?

#11

RubenM

    RubenM


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 20 februari 2008 - 16:30

Wat je nu vergeet is dat de concentratieverandering ook doorwerkt in [H3O+] (eigenlijk [OH-], maar goed), ook al zet je die hier liever buiten de breuk omdat bij een buffer [H3O+] ≠ [Z-].
Vergroting van het volume leidt tot een verschuiving naar de kant met de meeste deeltjes.

#12

harm p

    harm p


  • >25 berichten
  • 89 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 februari 2008 - 02:40

Wat je nu vergeet is dat de concentratieverandering ook doorwerkt in [H3O+] (eigenlijk [OH-], maar goed), ook al zet je die hier liever buiten de breuk omdat bij een buffer [H3O+] ≠ [Z-].
Vergroting van het volume leidt tot een verschuiving naar de kant met de meeste deeltjes.

is dat zo? Misschien zie ik iets over het hoofd :oops:, maar stel:
(hopelijk heb ik het verhaal niet te lang gemaakt.... ;) :P 8-[ )

Kz= 10-4
HA- + H2O <-> A- + H3O+
[A-] * [H3O+]
Kz=------------------------ = 10-4
[HA-]

Met GBV

Stel [H3O+] = 10-3 en dus nog links van het midden van het buffergebied!
De verhouding A-/HA is dan 1/10

Als door verdunnen de [H3O+] = 9 * 10-4

Dan is de verhouding [H3O+] = 10-4 / 9 * 10-4 = 0,111 = 1/9
Er vindt dus een verplaatsing plaats naar de rechterkant; de kant met de minste deeltjes!
-------------

Stel [H3O+] = 10-5 en dus rechts van het midden van het buffergebied!
De verhouding A-/HA is dan 10/1

Als door verdunnen de [H3O+] = 9 * 10-6

Dan is de verhouding [H3O+] = 10-4 / 9 * 10-6 = 11,111 = 9/1
Er vindt dus een verplaatsing plaats naar de rechterkant; de kant met de meeste deeltjes!

Dit is volgens mij niet hetzelfde als wat RubenM zegt?!

-------------------------------------------------------------------------------------
Met officiele concentraties:

Hetzelfde evenwicht
Voeg bij elkaar 50 ml 0,8 M HA en 0,4 M [A-]

De officiŽle concentraties zijn:
[HA] = 0,8 * 50 / 100 = 0,4 M
[A-] = 0,4 * 50 /100 = 0,2 M

We zitten dus links van het midden van de bufferzone.
De echte concentraties zijn:
[HA] = 0,4 - [H3O+] + [OH-]
[A-] = 0,2 + [H3O+] - [OH-]

[H3O= x
[OH-] = 10-14/ x

Als je dit in vult in de evenwichtvergelijking krijg je:

(0,2 + x - 10-14/x)*x
Kz= ------------------------------------ = 10 -4
0,4 - x

x = 1,997 * 10-4
pH = 3,6996
[HA] = 0,4 - 1,997 * 10-4 (+ 10-14)/1,997 * 10-4 = 0,3998003 M (de OH--conc is niet significant)
[A-] = 0,2 + 1,997 * 10-4 = 0,2001997

de verhouding HA/A = 0,3998003/0,2001997 = 1.997

-------
Wanneer er nu wordt verdund (+100 ml) gebeurt het volgende:

De officiŽle concentraties zijn:
[HA] = 0,8 * 50 / 200 = 0,2 M
[A-] = 0,4 * 50 /200 = 0,1 M

We zitten dus links van het midden van de bufferzone.
De echte concentraties zijn:
[HA] = 0,2 - [H3O+] + [OH-]
[A-] = 0,1 + [H3O+] - [OH-]

[H3O= x
[OH-] = 10-14/ x

Als je dit in vult in de evenwichtvergelijking krijg je:

(0,1 + x *x
Kz= ------------------------------------ = 10 -4
0,2 - x

x = 1,994 * 10-4
pH = 3,7003
[HA] = 0,2 - 1,994 * 10-4 = 0,1998006 M
[A-] = 0,1 + 1,994 * 10-4 = 0,1001994

De verhouding HA/A = 0,1998006/0.1001994 = 1.994.

---
Conclusie:
de verhouding gaat HA/A gaat van 1.997 naar 1.994. Het evenwicht gaat meer naar A. A heeft een lagere concentratie dan HA, dus het evenwicht gaat naar de kant met de laagste concentratie.

-----------------------------------------
Nu rechts van het midden van de buffer: [HA] = 0,4 M en [A-] = 0,8 M
Eerst zonder verdunnen weer:
officiele concentraties:
[HA] = 0,4 * 50 / 100 = 0.2 M
[A-= 0,8 * 50 / 100 = 0.4 M

Invullen levert op:

(0,4 + x *x
Kz= ------------------------------------ = 10 -4
0,2 - x

x = 4,9981 * 10-5
pH = 4,3012
[HA] = 0,2 - 4,9981 * 10-5 = 0,1999500019 M
[A-] = 0,4 + 4,9991 * 10-5 = 0,400049981

De verhouding HA/A = 0,1999500019/0.400049981 = 0.49981255
-----

Nu na verdunnen met 100 ml extra
off conc
[HA] = 50 * 0,4 / 200 = 0.1 M
[A-]= 50 * 0.8 / 200 = 0.2 M

Invullen levert op:

(0,2 + x *x
Kz= ------------------------------------ = 10 -4
0,1 - x

x = 4,9963 * 10-5
pH = 4,3014
[HA] = 0,1 - 4,9963 * 10-5 = 0,099950037 M
[A-] = 0,2 + 4,9991 * 10-5 = 0,200049963

De verhouding HA/A = 0,0999500037/0.200049963 = 0.4996253711
-------
Conclusie
De verhouding HA/A was voor het verdunnen 0.49981255 en na het verdunnen 0.4996253711. Het evenwicht is dus meer richting A[sup]-
gegaan! Dit is dus de stof met de hoogste concentratie.

-----------------
Conclusie totaal:
Het evenwicht gaat links van midden van de bufferzone meer richting de laagste concentratie (A[sup]-
). Rechts van het midden van de bufferzone meer richting de hoogste concentratie (A[sup]-
).
Hieruit valt uit af te leiden dat verdunning bij een pH < 7 het evenwicht altijd richting A + H2O gaat. Voor een pH > 7 geldt het omgekeerde: het evenwicht gaat dan meer richting de zure vorm.
Dit blijkt zowel uit de 'Gezond Boeren Verstand'-berekening en de berekening met de officiŽle concentraties.

Dit is allemaal eigenlijk ook logisch als ik er nu zo over na denk!
Door verdunnen (bij pH kleiner dan 7) gaat de pH omhoog en zal het evenwicht dus meer richting de basische vorm zijn.
Bij verdunnen pH groter dan 7 geldt: de pH gaat omlaag en het evenwicht zal dus meer richting de zure vorm gaan.

Om het in concentratie vorm te formuleren:
pH < 7 Het evenwicht gaat meer richting de laagste concentratie is er links van het midden van het buffergebied wordt gewerkt. Als er rechts van het midden het buffergebied wordt gewerkt gaat het evenwicht meer richting de hoogste concentratie.

pH > 7 Het evenwicht gaat meer richting de hoogste concentratie is er links van het midden van het buffergebied wordt gewerkt. Als er rechts van het midden het buffergebied wordt gewerkt gaat het evenwicht meer richting de laagste concentratie.

Dit geldt volgens mij voor een waardig zuur. Voor tweewaardig ga ik nu niet over nadenken aangezien ik met dit verhaaltje al 3 uur :cry: bezig ben...
-----------------------------------------------------------------------------------
Klopt het wat ik beweer of maak ik ergens een denkfout(en)?! :oops: 8-[ :oops:

#13

RubenM

    RubenM


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 februari 2008 - 09:52

Harm P, dat was nog eens een onderhoudend verhaal :D. Je conclusie is alleen wat te kort door de bocht.

Stel

HA + H2O <-> H3O+ + A-

Hierbij hoort de evenwichtsvoorwaarde

Kz = [H3O+] x ([A-]/[HA])

met in geval van een buffer [H3O+] ≠ [A-].

We gaan dit evenwicht verstoren door te verdunnen.
Bij 1,25 keer verdunnen moet je alle concentraties met 0,8 vermenigvuldigen:

Kz ≠ 0,8*[H3O+] x (0,8*[A-]/0,8*[HA])

dit reduceert tot

Kz ≠ 0,8*[H3O+] x ([A-]/[HA]).

Het "is niet gelijk aan" teken geeft al aan dat dit evenwicht is verstoord: de concentratiebreuk is niet langer gelijk aan Kz. Gevolg is dat het evenwicht gaat proberen zichzelf te herstellen. Een evenwicht werkt een verstoring (i.c. verdunning) namelijk altijd tegen.

Omdat de breuk nu te klein is voor Kz, zal het evenwicht verschuiven naar de stoffen in de teller: door [H3O+] en [A-] groter te maken, wordt gerealiseerd dat de breuk weer gelijk is aan Kz. Dat betekent dat de reactie naar rechts

HA + H2O --> H3O+ + A-

tijdelijk in het voordeel raakt. [H3O+] zal dus ten opzichte van zijn waarde direct na verdunning weer langzaam toenemen om het evenwicht te herstellen. Dit bedoel ik met de (tijdelijke) verschuiving naar de kant met de meeste deeltjes, hetzelfde wat er gebeurt bij verstoring (volumevergroting) van gasmengsels die met elkaar in evenwicht zijn.

Waar komt de pH nu op uit? Direct na verdunnen is [H3O+] namelijk 0,8 keer de oorspronkelijke [H3O+] (de waarde waarop je de buffer gesteld hebt). Doordat de dissociatiereactie tijdelijk in het voordeel is, zal [H3O+] weer een beetje toenemen. Met behulp van een BOE/BRE-schema valt gemakkelijk uit te rekenen wat de nieuwe concentratie wordt. Deze is afhankelijk van de verdunningsfactor en de waarde van de breuk [A-]/[HA], en komt dus zeker niet per definitie uit op de waarde waarop de pH oorspronkelijk gesteld was.

Veranderd door RubenM, 23 februari 2008 - 10:10


#14

harm p

    harm p


  • >25 berichten
  • 89 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 februari 2008 - 10:29

Ik geloof dat we het wel aardig met elkaar eens zijn :P

quote:
"Omdat de breuk nu te klein is voor Kz, zal het evenwicht verschuiven naar de stoffen in de teller: door [H3O+] en [A-] groter te maken, wordt gerealiseerd dat de breuk weer gelijk is aan Kz. Dat betekent dat de reactie naar rechts

HA + H2O --> H3O+ + A-

tijdelijk in het voordeel raakt. [H3O+] zal dus ten opzichte van zijn waarde direct na verdunning weer langzaam toenemen om het evenwicht te herstellen."


In formule vorm is dit volgens mij(hersteld)(met pH lager dan 7..):
Kz ≠ 0,8*[H3O+] x (0,8*[A-]/0,8*[HA])
Kz = 0,8 *[H3O+] x (0,8*[A-]+[H3O+] / 0,8*[HA])-[H3O+]
want de H3O kan niet 'zomaar' toenemen!!
Als de pH toe neemt [B]zal de [A-] toenemen en de [HA] afnemen.
Op dit punt beweren volgens mij hetzelfde!! :)

quote:
"Waar komt de pH nu op uit? Direct na verdunnen is [H3O+] namelijk 0,8 keer de oorspronkelijke [H3O+] (de waarde waarop je de buffer gesteld hebt). Doordat de dissociatiereactie tijdelijk in het voordeel is, zal [H3O+] weer een beetje toenemen. Met behulp van een BOE/BRE-schema valt gemakkelijk uit te rekenen wat de nieuwe concentratie wordt. Deze is afhankelijk van de verdunningsfactor en de waarde van de breuk [A-]/[HA], en komt dus zeker niet per definitie uit op de waarde waarop de pH oorspronkelijk gesteld was."
Nee volgens mij ook niet. De [H3[O]+ die direct is ingsteld zal nog toenemen, evenals de [A[sup]-]. De [HA] neemt af.
Ik ben niet bekend het "BOE/BRE-schema",


maar kan het niet door simpelweg
Kz = 0,8 *X *((0,8*[A-]+X) / (0,8*[HA])-X)
Xonbekend uit te rekenen? Of is dit te kort door de bocht?
(mocht ik te eenvoudig denken, ben nog maar HLO-er vandaar)


Maar toch, jouw bewering van gisteren klopt dan toch nog steeds niet?!

Veranderd door harm p, 23 februari 2008 - 10:33


#15

harm p

    harm p


  • >25 berichten
  • 89 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 23 februari 2008 - 19:09

je paste net je bericht aan waardoor ik stukje wat je aanpaste net miste:

"[H3O+] zal dus ten opzichte van zijn waarde direct na verdunning weer langzaam toenemen om het evenwicht te herstellen. Dit bedoel ik met de (tijdelijke) verschuiving naar de kant met de meeste deeltjes, hetzelfde wat er gebeurt bij verstoring (volumevergroting) van gasmengsels die met elkaar in evenwicht zijn"

Maar zou je volgens jouw de nieuwe concentraties kunnen berekenen met de 'X-onbekend' methode?!





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures