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–
- \({\sf \text{NH}_4^+}\) – NH3
- H2CO3 – \({\sf \text{HCO}_3^-}\) (viktig i våra kroppar!)
Hur en buffert funkar (enligt Le Chateliers princip)
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.
\(K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]} \Leftrightarrow [\text{H}^+] = K_{\text{a}} \cdot \frac {[\text{HAc}]}{[\text{Ac}^-]}\)
\(x = 1,8\cdot 10^{-5}\text{M} \cdot \frac {(0,10-x)\text{M}}{(0,10+x)\text{M}}\)
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!)
\(x \approx 1,8\cdot 10^{-5}\text{M} \cdot \frac {0,10\text{M}}{0,10\text{M}}\)
\([\text{H}^+] = x \approx 1,8\cdot 10^{-5}\text{M}\)
Eftersom x << 0,10 kan vi konstatera att det går bra att försumma x bredvid 0,10. Vi beräknar pH:
\(\text{pH} = -\lg(1,8\cdot 10^{-5}) = 4,74\)
Buffertformeln
\[[\text{H}^+] = K_{\text{a}} \cdot \frac {c_{\text{syra}}}{c_{\text{bas}}}\]
\[\text{pH} = \text{p}K_{\text{a}}-\lg \left(\frac{c_{\text{syra}}}{c_{\text{bas}}}\right)\]
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!
\(c_{\text{HAc}} = \frac {0,020\text{dm}^3 \cdot 0,100\text{mol/dm}^3}{0,050\text{dm}^3} = 0,0400\text{mol/dm}^3\)
\(c_{\text{NaAc}} = \frac {0,030\text{dm}^3 \cdot 0,100\text{mol/dm}^3}{0,050\text{dm}^3} = 0,0600\text{mol/dm}^3\)
Efter jämvikt: [HAc] ≈ 0,0400 M; [Ac–] ≈ 0,0600 M (eftersom ättiksyran HAc protolyseras i så liten omfattning).
\([\text{H}^+] = 1,8 \cdot 10^{-5}\text{M} \cdot \frac {0,0400\text{M}}{0,0600\text{M}} = 1,2 \cdot 10^{-5}\text{M}\)
\(\text{pH} = -\lg(1,2 \cdot 10^{-5}) = 4,92\)
< | Neutralisation (Kemi 2) |