buffer

jhullaert

Hoeveel gram H₂SO₄ en Na₂SO₄ moet je afwegen om een liter bufferoplossing te maken met pH = 2,8.

Gegeven: pKa van HSO₄^-

Dit is een examenvraag van het oefeningenexamen van vorig jaar. Nu vermoed ikd at dit een strikvraag is en dat het antwoord is dat je met natriumsulfaat en zwavelzuur helemaal geen buffer kan maken. Met natriumbisulfaat en zwavelzuur dan weer wel.

Klopt mijn redenering?

Alvast bedankt

Fuzzwood

Wat zou je krijgen als je zwavelzuur en natriumsulfaat mengt? Juist. Je bent afhankelijk van 2 evenwichten.

jhullaert

2 evenwichten?

Zwavelzuur gaat volledig dissociëren en natriumsulfaat ook. En sulfaat is als geconjugeerde base veel te zwak om eventueel protonen op te nemen dus dat evenwicht ligt volledig naar links.

Ronnie_CF

Dat zou idd kunnen wijzen op een strikvraag. Sulfaat hydrolyseert idd niet.

Ik zou het zo bekijken: een sterkzuur is ook een buffer. Je zit immers met een zulk danige hoeveelheid zuur dat een beetje base de pH nauwelijks doet stijgen. Het gedrag van een sterk zuur is bij lage pH te vergelijken met het gedrag van een buffer rond zijn pKa.

Ik zou berekenen hoeveel zuur je nodig hebt om een pH van 2.8 te krijgen, dus gewoon via pH=-log(H₂SO₄)

jhullaert

Je redenering kan ik volgen maar dan alleen voor sterk geconcentreerde oplossingen >1 M.

Een verdunde zuur oplossing (want pH mag maar 2,8 zijn) gaat toch amper buffercapaciteit hebben?

blommetje92

Volgens mij is het inderdaad een soort strikvraag.

Ik moet wel zeggen dat ik nog nooit van pKa gehoort hebt, maar het klinkt hetzelfde als pKz...

gegeven is de pKa van HSO₄^- als dit hetzelfde is als pKz, dan is deze dus 1,98.

voor de bufferformule geldt: Kz=([H⁺]*[Z^-])/[HZ]

waarin HZ een zwak zuur is, zoals HSO₄^- en Z^- dus SO₄^2-.

Dan geldt dus ook Kz/[H⁺]=[Z^-]/[HZ]

Kz=10^-1,98

[H⁺]=10^-2,8

de verhouding SO₄^2- per HSO₄^- is dan als je dit invult volgens mij =6,3

Nu weet je natuurlijk dat zwavelzuur met natriumsulfaat reageert, onder vorming o.a. HSO₄^-. Nu kan je volgens mij uitrekenen hoeveel mol zwavelzuur je per mol natriumsulfaat toe moet voegen.

jhullaert

pKa is inderdaad hetzelfde als pKz (acid = zuur

)

Nu weet je natuurlijk dat zwavelzuur met natriumsulfaat reageert, onder vorming o.a. HSO4-. Nu kan je volgens mij uitrekenen hoeveel mol zwavelzuur je per mol natriumsulfaat toe moet voegen.

Wel hier zit hem net de strikvraag, volgens mij reageert zwavelzuur in verdunde oplossing helemaal niet met sulfaat tot het waterstofsulfaat ion, dat niet in de oplossing aanwezig zal zijn (en dus ook niet in de bufferformule kan.)

In geconcentreerde oplossing zou dat wel kunnen voorkomen maar dan kan de pH nooit 2,8 zijn. (en dan moet eigenlijk met activiteiten gewerkt worden i.p.v. concentraties.)

blommetje92

in geconcentreerde oplossing zou dat wel kunnen voorkomen maar dan kan de pH nooit 2,8 zijn. (en dan moet eigenlijk met activiteiten gewerkt worden i.p.v. concentraties.)

SO₄^2- is en blijft een base, een zwakke, dat wel.

Als je bijvoorbeeld per mol zwavelzuur twee mol sulfaat ionen toevoegt, zullen er, denk ik dus wel HSO₄^- ionen moeten ontstaan.

ik denk namelijk dat er rond de pH van 2,8 wel HSO₄^- aanwezig is, omdat de hoge H⁺ concentratie het evenwicht beïnvloed.

jhullaert

Je hebt gelijk blomme, Afbeelding

Ik heb het kunnen oplossen (denk ik).

Allereerst stel ik x = aantal mol H2SO4 toegevoegd en y = aantal mol natriumsulfaat

voor de tweede ionisatiestap volgt hieruit:

HSO₄^- <----> SO₄^2- + H⁺

voor de beginconcentraties voor het evenwicht geldt: x = [HSO₄^-] en y = [SO₄^-]

pKa afgerond naar 2 geeft dan dat na de in evenwichtsstelling overblijft voor waterstofsulfaat = 0,99*x

sulfaat = y + 0,01*x

en de protonenconcentratie = 1,01*x

Aangezien de pH 2,8 moet zijn en natriumsulfaat niet tot de pH bijdraagt :

1,01*x = 10^-2,8

x= 1,56*10^-3

omdat voor een buffer de verhouding zuur geconjugeerde base tussen 1/10 of 10/1 moet zijn moet er natriumsulfaat bijgevoegd worden tot aan deze voorwaarde is voldaan. om het gemakkelijk te maken wordt er sulfaat toegevoegd tot gelijke concentratie met waterstofsulfaat dus y = 0,98*x dat komt uit op 1,53*10^-3. Dit is ook de waarde die zorgt voor de maximum buffercapaciteit.

Iemand een ander idee?

Ronnie_CF

Dat zou idd juist kunnen zijn. Je wordt zo wel geconfronteerd met het feit dat alleen zwavelzuur net hetzelfde effect heeft op de pH, namelijk een concentratie van 1.58*10^-3M zwavelzuur. Analytische gezien is die 8 gelijk aan een 3 (praktisch gezien).

Als je bij pH berekingen de volgende zaken respecteert, ben je "altijd" juist trouwens:

- de autoprotolyse van water

- elektroneutraliteit

- Behoud van base en zuur

- Pka van je system(en)

Als je in je berekeningen bepaalde zaken zou verwaarlozen kom je uit dat enkel het zwavelzuur van belang is.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

buffer

buffer

Re: buffer

Re: buffer

Re: buffer

Re: buffer

Re: buffer

Re: buffer

Re: buffer

Re: buffer

Re: buffer