Magnus Ehingers undervisning

Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete m.m.

Kemi 2

Administration

Buffertar (Kemi 2)

Videogenomgång (flippat klassrum)

Buffertar fungerar som stötdämpare

Vad är en buffert?

  • "stötdämpare" för förändringar i H+-koncentrationen

Hur gör man en buffert?

  • Blandar en svag syra + dess motsvarande (svaga) bas, i relativt höga koncentrationer

Exempel

  • HAc – Ac
  • NH\({\sf _4^+}\) – NH3
  • H2CO3 – HCO\({\sf _3^-}\) (viktig i våra kroppar!)

Hur en buffert funkar (enligt Le Chateliers princip)

(a) Buffertsystemet är i jämvikt. (b) En liten mängd syra (H⁺) sätts till lösningen. Jämvikten rubbas, och går åt vänster (enligt Le Chateliers princip). (c) När systemet åter nått jämvikt är koncentrationen H⁺ åter ungefär lika låg som innan.(a) Buffertsystemet är i jämvikt. (b) En liten mängd syra (H+) sätts till lösningen. Jämvikten rubbas, och går åt vänster (enligt Le Chateliers princip). (c) När systemet åter nått jämvikt är koncentrationen H+ åter ungefär lika låg som innan. (a) Buffertsystemet är i jämvikt. (b) En liten mängd bas (OH⁻) sätts till lösningen. Den reagerar med H⁺ och bildar vatten, vilket gör att [H⁺] sjunker. Jämvikten rubbas, och går åt höger (enligt Le Chateliers princip). (c) När systemet åter nått jämvikt är koncentrationen H⁺ åter ungefär lika hög som innan.(a) Buffertsystemet är i jämvikt. (b) En liten mängd bas (OH) sätts till lösningen. Den reagerar med H+ och bildar vatten, vilket gör att [H+] sjunker. Jämvikten rubbas, och går åt höger (enligt Le Chateliers princip). (c) När systemet åter nått jämvikt är koncentrationen H+ åter ungefär lika hög som innan.

Beräkning av pH i en buffertlösning

0,10 mol HAc och 0,10 mol NaAc löses i vatten, och spädes till 1,00 l. \(K_\text{a}\) för reaktionen

HAc + H2O ⇌ H3O+ + Ac

är 1,8 · 10-5 M. Vilket är den spädda lösningens pH?

Lösning

Tabelldags!

 

[HAc] (M)

[H+] (M)

[Ac] (M)

Före protolys

\[0,10\]

\[0\]

\[0,10\]

Ändring

\[-x\]

\[+x\]

\[+x\]

Vid jämvikt

\[0,10-x\]

\[x\]

\[0,10+x\]

Vi beräknar vätejonkoncentrationen \(x\).

\[K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]} \Leftrightarrow [\text{H}^+] = K_{\text{a}} \cdot \frac {[\text{HAc}]}{[\text{Ac}^-]} \hspace{100cm}\]

\[x = 1,8\cdot 10^{-5}\text{M} \cdot \frac {(0,10-x)\text{M}}{(0,10+x)\text{M}} \hspace{100cm}\]

 

Ekvationen går att lösa, men det blir en andragradsekvation. För att förenkla beräkningen, kan vi pröva om det går bra att försumma x bredvid 0,10. (Detta kan vi endast göra om x << 0,10!) 

\[x \approx 1,8\cdot 10^{-5}\text{M} \cdot \frac {0,10\text{M}}{0,10\text{M}} \hspace{100cm}\]

\[[\text{H}^+] = x \approx 1,8\cdot 10^{-5}\text{M} \hspace{100cm}\]

Eftersom \(x \ll 0,10\) kan vi konstatera att det går bra att försumma \(x\) bredvid 0,10. Vi beräknar pH:

\[\text{pH} = -\lg(1,8\cdot 10^{-5}) = 4,74 \hspace{100cm}\]

Buffertformeln

\[[\text{H}^+] = K_{\text{a}} \cdot \frac {c_{\text{syra}}}{c_{\text{bas}}} \hspace{100cm}\]

\[\text{pH} = \text{p}K_{\text{a}}-\lg \left(\frac{c_{\text{syra}}}{c_{\text{bas}}}\right) \hspace{100cm}\]

Ett till exempel!

Beräkna pH för lösningen som man får genom att blanda 20,0 ml 0,100 M HAc med 30 ml 0,100 M NaAc!

\[c_{\text{HAc}} = \frac {0,020\text{dm}^3 \cdot 0,100\text{mol/dm}^3}{0,050\text{dm}^3} = 0,0400\text{mol/dm}^3 \hspace{100cm}\]

\[c_{\text{NaAc}} = \frac {0,030\text{dm}^3 \cdot 0,100\text{mol/dm}^3}{0,050\text{dm}^3} = 0,0600\text{mol/dm}^3 \hspace{100cm}\]

Efter jämvikt: [HAc] ≈ 0,0400 M; [Ac] ≈ 0,0600 M (eftersom ättiksyran HAc protolyseras i så liten omfattning).

\[[\text{H}^+] = 1,8 \cdot 10^{-5}\text{M} \cdot \frac {0,0400\text{M}}{0,0600\text{M}} = 1,2 \cdot 10^{-5}\text{M} \hspace{100cm}\]

\[\text{pH} = -\lg(1,2 \cdot 10^{-5}) = 4,92 \hspace{100cm}\]

 

 

Också intressant: