Springen naar inhoud

[scheikunde] Bufferreactie


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Momentje

    Momentje


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 februari 2012 - 13:24

Hallo allemaal,

Ik heb een vraag over buffers. In mijn proeftoets staat de vraag:

Welke van de volgende mengels reageren tot een buffer?
A) 10 mL 0,10 M H3PO4 + 25 mL 0,10 M NaOH
B) 10 mL 0,10 M NaH2PO4 + 10 mL 0,050 M HCl
C) 10 mL 0,10 M Na2HPO4 + 10 mL 0,050 M NaOH
D) 10 mL 0,10 M Na3PO4 + 25 mL 0,10 M HCl

Ik zou niet weten hoe ik hier aan moet beginnen.
Ik weet dat een buffer een mengsel is van een zwak zuur met zijn geconjungeerde zwakke base.
Deze moeten ook in redelijke concentraties (1/00) aanwezig zijn.
Zou iemand mij in de goede richting kunnen sturen?

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

#2

patrickvda

    patrickvda


  • >100 berichten
  • 229 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 februari 2012 - 14:18

ik zou beginnen met de reacties uit te schrijven, en te kijken hoeveel produkt a er reageert met produkt b , en hoeveel produkt c en produkt d er ontstaat.
Misschien zal er dan een lichtje branden wat er aan het gebeuren is., wat er nog overschiet en wat dit mengsel dan betekent, ....

zet zelf eens de eerste stap in het uitschrijven van de reacties en in het berekenen van de hoeveelheden produkt die met mekaar reageren ,....

#3

Sulfur_CF

    Sulfur_CF


  • >25 berichten
  • 40 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 februari 2012 - 14:29

Als er dan nog problemen zijn.

Reageer dan nog eens hier

#4

Momentje

    Momentje


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 februari 2012 - 15:01

Ik heb me even beperkt tot opgave A, omdat ik aanneem dat de volgende opgaves analoog opgelost kunnen worden:

Reactie:
H3PO4 + H2O --> H3O+ + H2PO4-.
H3PO4 heeft een pKa van 2,1 --> Ka = 10-2,1.
Ka = [H3O+] * [H2PO4-] / [H3PO4].
Aantal mol beginstof: 0,10 M * 0,01 mL = 1*10-3 mol H3PO4.
Ik kan nu de evenwichtsvoorwaarde invullen --> 10-2,1 = x2 / 1*10-3 - x
Daaruit volgt met de wortelformule --> x = 8,98*10-4 mol weggereageerd (dus ontstane H2PO4-).
Dat wil zeggen dat nog 1*10-3 - 8,98*10-4 = 1,02*10-4 mol H3PO4 overblijft.
In concentraties is dit:
Voor H3PO4 --> 1,02*10-4 / 0,035L = 2,9*10-3M
Voor H2PO4- --> 8,98*10-4 / 0,035L = 0,026M
Afgerond is er dan 9x zo veel H2PO4- dan H3PO4.
Er is dus sprake van een buffer.
Heb ik het zo goed uitgerekend/beredeneerd?

#5

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 februari 2012 - 15:18

Waar is de reactie met NaOH?

#6

Momentje

    Momentje


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 februari 2012 - 15:27

NaOH --> Na+ + OH-.
Dit was inderdaad ook 1 van mijn bedenkingen...
OH- is een sterke base, dus al het zuur wat vrijgesteld wordt bij de reactie van H3PO4 wordt opgeslokt door OH-.
OH- is er echter ook niet oneindig:
aantal mol OH- = 0,1M * 0,025L = 2,5*10-3 mol OH-.
Al deze OH- reageert met de ontstane H3O+.
Dat zou betekenen dat de zuurreactie aflopend wordt?
Volgens mij ben ik nu alles door elkaar aan het halen.. 8-[

#7

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 februari 2012 - 15:32

Voor elke 10 ml loog raak je een proton kwijt. Met welke pKa dien je dus te werken?

#8

Momentje

    Momentje


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 februari 2012 - 15:37

Ik heb 25 mL loog, dus ik kan 2 protonen kwijt raken.
Bedoel je dan dat ik moet werken met de pKa van HPO42-?

#9

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 februari 2012 - 13:12

Jep, hoeveel mol heb je nog over van monowaterstoffosfaat en hoeveel mol fosfaat is er gevormd? Kun je dan van een buffer spreken?

#10

Momentje

    Momentje


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 02 februari 2012 - 14:36

Ik heb het opnieuw nagerekend.
Ik neem aan dat het aantal mol beginstof gelijk blijft (1*10-3 mol HPO42-).
Dit omdat NaOH een sterke base is, en de eerste 2 reacties (H3PO4 naar HPO42-) dus aflopend zijn / worden gemaakt.
Ka van HPO42- is 10-11,9 = 1,23*10-12
Hieruit volgt dan volgens bovenstaande berekening: x = 3,5*10-8 mol ontstane PO43-.
Zo houd je dus nog 9,99965*10-4 mol HPO42- over, bijna alles dus.
In molariteiten is dit:
0,029 M HPO42- en 1*10-6 M PO43-.
Dit is een factor 29000 keer zo weinig PO43- dan dat er HPO42- is.
Er is dus geen sprake van een buffer.

Mocht dit kloppen, dan volgen er nog 2 vragen:
- Volgens het antwoordenboek is dit wél een buffer.
- Hoe kom je aan het feit dat er per 10 ml NaOH er 1 H+ totaal verdwijnt?

#11

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 februari 2012 - 18:43

Aantal mol aan wegreageerbare protonen: 3 x 0.10M * 10 ml = 3 mmol protonen. Dit reageert met 25 * 0.10M NaOH. Blijft over 3 - 2.5 = 0.5 mmol protonen in de vorm van HPO42- en is er 0.5 mmol PO43- ontstaan. In dezelfde oplossing, dus concentraties kunnen genegeerd worden. 0.5/0.5 = 1. Bijzonder goede buffer dus, waarvan de pH gelijk is aan de pKa van het 3e proton. Jij bent gewoon vergeten dat je nog .5 mmol NaOH over had na de reactie met de 1e 2 protonen.

Hoe ik eraan kom dat er bij elke 10 ml loog 1 proton verdwijnt vergt een zeker inzicht. Gelijke concentraties, aflopende reacties, dus even grote volumina nodig per reactiestap.

Veranderd door Fuzzwood, 02 februari 2012 - 18:47


#12

Momentje

    Momentje


  • >25 berichten
  • 46 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 04 februari 2012 - 12:29

Ik volg je laatste berekening niet helemaal..
Zou je die misschien nog een keer willen belichten? :oops:

#13

Fuzzwood

    Fuzzwood


  • >5k berichten
  • 11101 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 04 februari 2012 - 14:55

Dan maar in losse stappen.

H3PO4 + OH- --> H2PO4- + H2O

H2PO4- + OH- --> HPO42- + H2O

HPO42- + OH- --> PO43- + H2O

Begin:
0.1 M H3PO4 * 10 ml = 1 mmol H3PO4.
25 ml * 0.10M OH- = 2.5 mmol OH-

Na de 1e reactie:
1 mmol H3PO4 + 2.5 mmol NaOH --> 1 mmol H2PO4- + 1 mmol H2O + 1.5 mmol OH-

Na de 2e reactie:
1 mmol H2PO4- + 1.5 mmol NaOH --> 1 mmol HPO42- + 1 mmol H2O + 0.5 mmol OH-

Nu wordt het interessant, 3e reactie:
1 mmol HPO42- + 0.5 mmol OH- --> 0.5 mmol HPO42- + 0.5 mmol PO43- + 0.5 mmol H2O

De stap die ik erna doe is de bufferformule invullen met de kennis dat log 1 = 0

Veranderd door Fuzzwood, 04 februari 2012 - 14:56






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures