Springen naar inhoud

[scheikunde] oplosbaarheid


  • Log in om te kunnen reageren

#1

FredQ

    FredQ


  • >25 berichten
  • 33 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 14:13

Ik probeer onderstaande vraagstuk op te lossen (gaat over oplosbaarheid,neerslagreacties)

Vraag:
Een liter water bevat 10-2 mol Mg2+-ionen.
Hoeveel gram NaF kan oplossen zonder dat MgF2 neerslaat, indien de pH van de oplossing 4,0 bedraagt?

Gegevens:
MMMg= 24.31 g/mol
MMNa= 23 g/mol
MMF =19 g/mol

Ks,MgF2=6.5*10-9

Ka,HF =3.5*10-4

Wat ik hierover denk:

Eerst haal ik uit de gegeven oplosbaarheidsconstante, de maximaal op te lossen F voordat MgF2 begint neer te slaan.
Ks,MgF2 =[Mg+]*[F-]2 = 6.5*10-9

De concentratie van Mg blijft steeds constant (= 10-2 mol/l), dus uit bovenstaande vergelijking haal ik de concentratie F: 8.062*10-4mol/l die maximaal kan worden toegevoegd voordat er neerslag ontstaat.

Over het volgende heb ik grote twijfels:
De oplossing is zuur, dus bij toevoeging van F- (wat een zwakke base is) zullen de H3O+ -ionen volledig reageren met F- (ter vorming van HF), totdat er dus geen H3O+ meer in de oplossing zit.
Reactie: F- + H3O+ <--> HF + H2O

Hoe meer F- je toevoegt, hoe meer het evenwicht naar rechts verschuift, daarom reageren de F- -ionen eerst volledig met alle H3O+

Pas daarna blijven de F- ionen vrij in oplossing, en na nog eens 8.062*10-4 mol toe te voegen ontstaat een neerslag van MgF2 (dit is de waarde die ik uit de oplosbaarheidsconstante heb gehaald)

Dan heb ik dus uitgerekend: [H3O]begin = 10-4 mol/l
Dus aantal mol F- die je maximaal mag toevoegen: 10-4 mol + 8.062*10-4 mol = 9.062*10-4 mol

Het omrekenen naar gram is natuurlijk geen probleem, ik twijfel of mijn gevolgde redenering correct is. Want ik veronderstel dat eerst alle F- -ionen met H3O+ reageren, en dat die reactie aflopend is....

Bedankt voor uitleg!

Veranderd door FredL, 07 januari 2010 - 14:17


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

#2

Ronnie_CF

    Ronnie_CF


  • >250 berichten
  • 723 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 14:23

HF is net geen sterk zuur meer, dus het is een heel zwakke base. Afhankelijk van jouw studierichting zou ik zeggen dat dit probleem te verwaarlozen is.

Anders geldt dat Ka= (H+ )(F- )/(HF)

Ja kan hier de F- uithalen en in functie van de pH kan je de vergelijking invullen.

Finaal krijg je deze formule: (M+ ) = √(Ks(Ka+(H+ ))/Ka)

Deze formule houdt geen rekening met het feit dat magnesium twee waardig is (zou ik moeten nakijken). Wil heel de formule wel afleiden als je dat zou willen (kan dan die factor er bij in verwerken).

#3

FredQ

    FredQ


  • >25 berichten
  • 33 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 14:32

Ik zie eigenlijk niet in wat er nu precies gebeurt. Klopt het dat F- -ionen eerst volledig met H3O+ -ionen reageren? Gegeven is een evenwichtsconstante (de Ka) dus er is wel degelijk een evenwicht.

Ik zie niet hoe je kan bepalen hoeveel F- er nu nodig is...

Finaal krijg je deze formule: (M+ ) = √(Ks(Ka+(H+ ))/Ka)

Hoe kom je daar dan aan?

#4

Ronnie_CF

    Ronnie_CF


  • >250 berichten
  • 723 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 14:48

Ik zie eigenlijk niet in wat er nu precies gebeurt. Klopt het dat F- -ionen eerst volledig met H3O+ -ionen reageren? Gegeven is een evenwichtsconstante (de Ka) dus er is wel degelijk een evenwicht.

Ik zie niet hoe je kan bepalen hoeveel F- er nu nodig is...

Finaal krijg je deze formule: (M+ ) = √(Ks(Ka+(H+ ))/Ka)

Hoe kom je daar dan aan?

Die Ka waarde zegt dat een groot deel van het fluoride net niet associeert met het protonen (hangt wel af van pH natuurlijk).

De formule die ik gegeven heb is correct, maar daar ben je niets mee want je kent je magnesiumconcentratie... Geen idee waar ik met een hoofd zat toen ik ze poste :oops: . Ik kan de juiste formule opstellen als je wil, maar dat zal iets voor vanavond zijn heb nu geen tijd (ondertussen zal iemand dan al wel de juiste uitleg gegeven hebben).

Die formule die ik gegeven heb komt van (ik laat de ladingen voor de eenvoud weg):

MX --> M + X (X is fluorid, M je metaal)

en

X + H --> HX

Via de Ks en de Ka en M = X + HX

Kan je komen tot:

M = Ks/M + (H*X)/Ka

Enkele substituties doorveuren en je krijgt die formule. In principe kan je ze nu zelf uitwerken maar dan voor fluoride in plaats van het metaal en rekeningen houden met de voorgetallen van de reactie.
Je kan het eens proberen. Zo'n formule leid je liever af dan ze uit het hoofd te leren, dat is onbegonnen werk.

Veranderd door Ronnie, 07 januari 2010 - 14:49


#5

Ronnie_CF

    Ronnie_CF


  • >250 berichten
  • 723 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 15:21

Eerst haal ik uit de gegeven oplosbaarheidsconstante, de maximaal op te lossen F voordat MgF2 begint neer te slaan.

Ks,MgF2 =[Mg+]*[F-]2 = 6.5*10-9

De concentratie van Mg blijft steeds constant (= 10-2 mol/l), dus uit bovenstaande vergelijking haal ik de concentratie F: 8.062*10-4mol/l die maximaal kan worden toegevoegd voordat er neerslag ontstaat.

Heb nog eens zitten nadenken. Hoop dat het deze keer juist is.

Je zou kunnen stellen dat de hoeveelheid HF die aanwezig is, gelijk is aan de F- concentratie. De maximale fluoride concentratie heb je berekend en bedraagt 8.062*10-4mol/l. Deze is dus gelijk aan de HF concentratie.

Gezien er geldt: Ka = (H+ )(F- )/HF kan je deze formule invullen en oplossen naar de vrije fluoride fractie toe, met name:

(F- ) = Ka (HF)/(H+ ) Waarbij je die 8.062*10-4mol/l dus slelt als de HF, H aan 10-4 en de Ka ken je ook.

Dit lijkt mij te kunnen kloppen (ook aaname dat NaF volledig dissocieerd), maar misschie sla ik de bal helemaal mis natuurlijk

#6

FredQ

    FredQ


  • >25 berichten
  • 33 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 16:47


Je zou kunnen stellen dat de hoeveelheid HF die aanwezig is, gelijk is aan de  F- concentratie. De maximale fluoride concentratie heb je berekend en bedraagt  8.062*10-4mol/l. Deze is dus gelijk aan de HF concentratie.

Hmm, waarom mag je de concentratie HF gelijkstellen aan de F- concentratie, die maximaal opgelost mag (opdat geen neerslag wordt gevormd)?

#7

Ronnie_CF

    Ronnie_CF


  • >250 berichten
  • 723 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 17:17

Opeens stort heel mijn opbouw in elkaar nu ik er terug over nadenk , das wel minder natuurlijk :-s (sorry voor al mijn geprobeer hoor :) ). Daar was daarstraks goed over nagedacht, maar ergens is het misgegaan...

Je zal alleszins moeten werken via de Ka formule. Dan moet je juist zien wat in te vullen als fluoride concentratie en wat als (HF).

EDIT: Heb net nieuwe openbaring gekregen. Derde keer goede keer dan maar.

De HF conc die aanwezig is, is afkomstig van u toegevoegde hoeveelheid fluoride. U vrije fractie mag het oplosbaarheidsproduct niet overschrijden (die waarde heb je reeds bepaald). Wanneer je die waarde in de kinetischevergelijking steekt (Ka), dan bekom je een HF concentratie.
(HF) = (F- )(H+ )/Ka

Zoals gezegd is die hoeveelheid Fluor afkomstig van de hoeveelheid die je hebt toegevoegd. De som van (F- ) en (HF) zal dan denk ik de totale flour concentratie bepalen, waarui u NaF ken bepaald worden.

In formule vorm:

(F- (van NaF) ) = √Ks/(Mg2+ ) + (√Ks/(Mg2+ ))(H+ )/Ka


Ik hoop dus dat het deze keer wel goed is :)

Veranderd door Ronnie, 07 januari 2010 - 17:37


#8

FredQ

    FredQ


  • >25 berichten
  • 33 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 18:25

In formule vorm:

(F- (van NaF) ) = √Ks/(Mg2+ ) + (√Ks/(Mg2+ ))(H+ )/Ka

Ja, nu begrijp ik wat je doet! :) Lijkt wel juist.

Dus heb ik het uitgerekend, alleen de concentratie H+ die ik in die formule moet stoppen, dat is toch een evenwichtsconcentratie? (niet gewoon 10-4).

Moet ik daar dan bijvoorbeeld (10-4 - x) voor nemen?
'x' is dan wat er weggaat van H+ en ook bijkomt van HF (en aangezien er oorspronkelijk geen HF was, is [HF]=x )

Dus dan wordt de tweede term van de formule: x = (√Ks/(Mg2+ ))(10-4 -x)/Ka
Wat dan weer gewoon x= 10-4 (afgeronde waarde) geeft.

En uiteindelijke oplossing is dan net zoals in mijn eerste post: √Ks/(Mg2+ ) + 10-4 = 9.062 * 10-4 mol

Is dit nu juist of moest ik een andere waarde nemen voor H+ concentratie?

In ieder geval bedankt Ronnie, het is al heel veel duidelijker geworden! ;)

#9

Ronnie_CF

    Ronnie_CF


  • >250 berichten
  • 723 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 19:09

Ik hoop dat het juist is he, ben niet zeker. Heb al paar keer gedacht dat het juist was:).

Voor die protonen concentratie mag je normaal gewoon 10-4 M nemen.

#10

FredQ

    FredQ


  • >25 berichten
  • 33 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 19:11

Voor die protonen concentratie mag je normaal gewoon 10-4 M nemen.

Die concentratie is toch veranderd? 10-4 is de beginconcentratie (nog voor F-ionen werden toegevoegd. Dus bij evenwicht moet de concentratie van de protonen toch lager liggen... zou ik denken.

#11

Ronnie_CF

    Ronnie_CF


  • >250 berichten
  • 723 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 januari 2010 - 19:25



Voor die protonen concentratie mag je normaal gewoon 10-4 M nemen.

Die concentratie is toch veranderd? 10-4 is de beginconcentratie (nog voor F-ionen werden toegevoegd. Dus bij evenwicht moet de concentratie van de protonen toch lager liggen... zou ik denken.

Concentratie wordt als het waren "opgelegd" denk ik. Je berekend net de concentraties bij die pH. Zou kunnen van niet hoor. In dat geval hoop ik dat iemand het zegt:)

#12

FredQ

    FredQ


  • >25 berichten
  • 33 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 08 januari 2010 - 11:40



Voor die protonen concentratie mag je normaal gewoon 10-4 M nemen.

Die concentratie is toch veranderd? 10-4 is de beginconcentratie (nog voor F-ionen werden toegevoegd. Dus bij evenwicht moet de concentratie van de protonen toch lager liggen... zou ik denken.

Concentratie wordt als het waren "opgelegd" denk ik. Je berekend net de concentraties bij die pH. Zou kunnen van niet hoor. In dat geval hoop ik dat iemand het zegt:)

Maar door een base toe te voegen verander je toch juist de pH :P ? Sorry dat ik zo moeilijk doe, maar ik wil graag het antwoord weten. (liefst juist :D ) en ik kom er zelf niet op.

#13

Ronnie_CF

    Ronnie_CF


  • >250 berichten
  • 723 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 januari 2010 - 16:05

Moet ik daar dan bijvoorbeeld (10-4 - x) voor nemen?
'x' is dan wat er weggaat van H+ en ook bijkomt van HF (en aangezien er oorspronkelijk geen HF was, is [HF]=x )

Ik weet niet of het nog uitmaakt, maar het is idd u CMX - X...

#14

FredQ

    FredQ


  • >25 berichten
  • 33 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 14 januari 2010 - 16:40


Moet ik daar dan bijvoorbeeld (10-4 - x)  voor nemen?
'x' is dan wat er weggaat van H+ en ook bijkomt van HF (en aangezien er oorspronkelijk geen HF was, is [HF]=x )

Ik weet niet of het nog uitmaakt, maar het is idd u CMX - X...

:D tuurlijk maakt het nog uit. ;) Bedankt om het nog te bevestigen.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures