[scheikunde] zwakke zuren en basen

martijnhoes

Ik ben bezig met leren voor een tentamen dat onder andere betrekking heeft op zuur-base reactie van biomoleculen (en meer, maar dat boeit nu niet).

Ik heb al aardig wat gehad over zuur-base reacties en evenwichten etc.

dus de basiskennis is er wel. Nu kom ik het volgende tegen:

(1) "We hebben 1L 0,1M CH₃COOH. Nou stelt zich een pH in van 2,87.

(2) Startoplossing, vóór het toevoegen van een base: de oplossing bevat uitsluitend zwak zuur, dat niet geladen is."

Als ik het dus goed zie klopt (2) niet, want een azijnzuur is in evenwicht met water, dus is er wel een deel gedissocieerd, toch?

(3) "Na toevoegen van 0,05 mol van NaOH zout reageert 50% van azijnzuur met het OH^- onder vorming van acetaat."

Ze zeggen dus dat 50% wel hun proton nog heeft en 50% heeft het afgegeven aan OH^-... Maar uit het evenwicht was al een deel gedissocieerd, is die hoeveelheid dan verwaarloosbaar? als dat niet zo is, is het dus geen 50%.

Tot slot nog een andere vraag m.b.t buffers.

Bij mijn leerstof wordt gezegd dat als je een buffer maakt rond zijn pKa dan moet je van het zuur en zijn zout net zoveel toevoegen en dan is pH=pKa.

Nou snap k dus totaal niet hoe het komt dat de pH=pKa, want in mijn gedachte gang is water... water en blijft [HZ] = [Z^-]. Waar komen dan de protonen vanaf om die pH in te stellen? Want dat is het idee van het zout, dat er geen protonen meekomen die een evenwicht van de buffer omver kunnen gooien.

Kan iemand mij even op het juiste pad zetten qua beredenering?

Fuzzwood

Als je kijkt naar de pKa van azijnzuur: die is 4,75. De Ka is dan 10^-4,75 = 1,78 * 10^-5. Dat betekent dat bij een 1M azijnzuuroplossing, maar 1,78 * 10^-5 mol gedissocieerd is. Dat is 1,78 * 10^-3 %. Dus inderdaad verwaarloosbaar, en daarom klopt (2) wel.

3) NaOH is een sterke base. 0,05 mol NaOH zal dan ook 0,05 mol protonen opnemen, waarna een nieuw evenwicht ontstaat.

We begonnen met:

Ka = [H⁺] * [AcO^-] / [AcOH]

1,78 * 10^-5 = x * x / (0,1 - x)

x² + 1,78 * 10^-5x - 1,78 * 10^-6 = 0

x = 0,0013 ==> pH = - log(0,0013) = 2,87

Na toevoeging NaOH is 0,05 mol azijnzuur weggereageerd en 0,05 mol acetaat ontstaan:

1,78 * 10^-5 = x * (0,05 + x) / (0,05 - x)

Dit is iets lastiger, maar niet onoplosbaar.

Eerst aan beide zijden vermenigvuldigen met (0,05 - x):

1,78 * 10^-5 * (0,05 - x) = x * (0,05 + x)

Haakjes wegwerken levert:

8,89 * 10^-7 - 1,78 * 10^-5 x = x² + 0,05 x

Naar 0 herleiden geeft:

x² + 0,05 x + 1,78 * 10^-5 x - 8,89 * 10^-7 = 0

x² + 0,0500178 x - 8,89 * 10^-7 = 0

x = 1,78 * 10^-5 ==> pH = 4,75

Bekend getal? Dacht ik al. De pKa geeft dus de pH weer als je een 1M oplossing van een zuur voor 50% omzet naar zijn geconjugeerde base.

Buffers:

We beginnen met de bufferformule:

pH = pKa + log( [B^-] / [HB] )

Als ik nu 1 liter 0,1M azijnzuur heb, en ik neutraliseer daar de helft van tot natriumacetaat met 0,05 mol NaOH, dan is er nog ~ 0,05 mol azijnzuur over. [HB] = [B^-]

pH = pKa + log( 0,05 / 0,05 ) = pKa + log 1 = pKa + 0 = pKa

Ga ik nu zuur of base toevoegen, dan ga je het evenwicht verleggen wat ik hierboven geschreven heb.

Met meer zuur ga je de x verhogen, maar verklein je de x modifier. Pas wanneer deze naar de pKa begint te trekken, breek je de buffer.

Met meer base verklein je de x, maar vergroot je de x modifier. Pas wanneer deze naar de pKb begint te trekken, breek je de buffer.

martijnhoes

Dankjewel voor het reageren, het eerste deel over het 50% gedissocieerde HAc snap ik wel, het is gewoon verwaarloosbaar klein en zal dus voornamelijk in de vorm van Hac voorkomen.

Is het nou echter zo dat wanneer je de NaOH toevoegt de OH^- eerst reageert met de HAc omdat deze meer "aanleg" heeft om de proton af te geven dan water en daarom in het mengsel de prioriteit om de proton dus bij HAc ligt ipv water?

En bij buffer snap ik wel dat uit de bufferformule blijkt dat als [HZ]=[Z^-] de pH=pKa. Maar waarom is het zo in theorie? Waarom is het niet zo dat het HAc en Ac^-(in het voorbeeld) met water reageert totdat het evenwicht van de Ka weer is ingesteld? Want volgens mij is het dus zo dat [HZ]=[Z^-] en water, zo in die concentraties blijven, en dus niet (netto) verder reageren onderling... Maar dat zou niet kloppen, want dan zou de pH 7 zijn omdat er geen H₃O⁺ vormt omdat er geen protonoverdracht is geweest tussen HAc en Ac^- omdat ze nog steeds zo verdeeld zijn als hoe ze werden opgelost...

Fuzzwood

Azijnzuur is gewoon zuurder. En netto levert de reactie OH^- + H₂O --> H₂O + OH^- niets op, of wel?

En vraag 2: daarom is het nu een evenwicht, en op dat evenwicht geldt juist weer de Ka. Tot dat evenwicht is ingesteld zullen de reacties zó verlopen zodat de Ka bereikt wordt. Er lopen verder netto geen reacties meer als de Ka bereikt is. De reactie tussen H₃O⁺ en Ac^- gaat even snel als de reactie tussen HAc en H₂O.

Tussen Ac^- en H₂O gebeurt niets, omdat OH^- een te sterke base is.

Er hoeft geen protonenoverdracht plaats te vinden om iets zuur te laten zijn hoor. Of denk je dat een pot zoutzuur geen pH heeft omdat er geen protonen over worden gedragen? Die [H₃O⁺] is er wel degelijk. Wat denk je wat de x in al die berekeningen voorstelt? Maar er zal netto op dat evenwicht niets meer aan die concentratie veranderen. De H₃O⁺ concentratie is dan in evenwicht met ALLE andere stoffen, zowel met HAc als met Ac^- als met water. Dat is juist het punt van het hele evenwicht.

martijnhoes

AHA! dankjewel, ik heb het wel door nu. als je het ook zo bekijkt is het heel simpel, waarschijnlijk ben ik te veel bezig met de hele stof dat onderwerpen zoals ze even niet willen pakken zeg maar.. Afbeelding

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] zwakke zuren en basen

[scheikunde] zwakke zuren en basen

Re: [scheikunde] zwakke zuren en basen

Re: [scheikunde] zwakke zuren en basen

Re: [scheikunde] zwakke zuren en basen

Re: [scheikunde] zwakke zuren en basen