[scheikunde] Bufferreactie

Momentje

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?

patrickvda

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 ,....

Sulfur_CF

Als er dan nog problemen zijn.

Reageer dan nog eens hier

Momentje

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?

Fuzzwood

Waar is de reactie met NaOH?

Momentje

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-[

Fuzzwood

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

Momentje

Ik heb 25 mL loog, dus ik kan 2 protonen kwijt raken.

Bedoel je dan dat ik moet werken met de pKa van HPO₄^2-?

Fuzzwood

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

Momentje

Ik heb het opnieuw nagerekend.

Ik neem aan dat het aantal mol beginstof gelijk blijft (1*10^-3 mol HPO₄^2-).

Dit omdat NaOH een sterke base is, en de eerste 2 reacties (H₃PO₄ naar HPO₄^2-) dus aflopend zijn / worden gemaakt.

Ka van HPO₄^2- is 10^-11,9 = 1,23*10^-12

Hieruit volgt dan volgens bovenstaande berekening: x = 3,5*10^-8 mol ontstane PO₄^3-.

Zo houd je dus nog 9,99965*10^-4 mol HPO₄^2- over, bijna alles dus.

In molariteiten is dit:

0,029 M HPO₄^2- en 1*10^-6 M PO₄^3-.

Dit is een factor 29000 keer zo weinig PO₄^3- dan dat er HPO₄^2- 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?

Fuzzwood

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 HPO₄^2- en is er 0.5 mmol PO₄^3- 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.

Momentje

Ik volg je laatste berekening niet helemaal..

Zou je die misschien nog een keer willen belichten?

Fuzzwood

Dan maar in losse stappen.

H₃PO₄ + OH^- --> H₂PO₄^- + H₂O

H₂PO₄^- + OH^- --> HPO₄^2- + H₂O

HPO₄^2- + OH^- --> PO₄^3- + 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 HPO₄^2- + 1 mmol H₂O + 0.5 mmol OH^-

Nu wordt het interessant, 3e reactie:

1 mmol HPO₄^2- + 0.5 mmol OH^- --> 0.5 mmol HPO₄^2- + 0.5 mmol PO₄^3- + 0.5 mmol H₂O

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

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[scheikunde] Bufferreactie

[scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie

Re: [scheikunde] Bufferreactie