Joners protolys

Videogenomgång (flippat klassrum)

Plocka fram

Natriumvätekarbonat
E-kolv, 250 ml
vatten
BTB

Repetition av joners protolys

En del joner har basisk reaktion

Vi har redan tittat på acetatjonen, ju!
(Visa detta!)

pH i en lösning med 0,0100 M NaAc är 8,37. Vad är K_b?

Lösning

Vi börjar med att ställa upp reaktionsformeln:

Ac^– + H₂O ⇌ HAc + OH^–

Jämviktsekvationen är också till hjälp:

\[K_{\text{b}} = \frac {\text{[HAc][OH}^-]}{\text{[Ac}^-]} \hspace{100cm}\]

Vi kan räkna ut koncentrationen hydroxidjoner, [OH^–] med hjälp av pH:

pOH = 14,00 – 8,37 = 5,63 ⇒ [OH^–] = 2,3 · 10^–6 M.

Nu tittar vi på de andra jonernas koncentrationer vid jämvikt:

	[Ac^–]	HAc	[OH^–]
Före protolys:	0,0100	0	0
Ändring:	–2,3 · 10^–6	+2,3 · 10^–6	+2,3 · 10^–6
Vid jämvikt:	0,0100 – 2,3 · 10^–6 ≈ 0,0100	2,3 · 10^–6	2,3 · 10^–6

Och så räknar vi ut \(K_\mathrm{b}\):

\[K_{\text{b}} = \frac {\left(2,3 \cdot 10^{-6}\right)^2}{0,0100}\text{M} = 5,3 \cdot 10^{-10}\text{M} \hspace{100cm}\]

Andra joner med basisk reaktion

Karbonatjonen CO\(_3^{2-}\), fosfatjonen PO\(_4^{3-}\).

Detta beror på att den korresponderande syran är svag

Ange den korresponderande syran till baserna ovan!

CO\(_3^{2-}\) – HCO\(_3^-\) (vätekarbonatjon)
PO\(_4^{3-}\) – HPO\(_4^{2-}\) (vätefosfatjon)

En vattenlösning av ett alkalisalt med av en svag syra har basisk reaktion

Exempel: Na₂CO₃.

En del joner har sur reaktion

Ammoniumjonen, NH\(_4^+\)

Visa detta!

Ställ upp reaktionsformel + formel för syrakonstanten

En vattenlösning av ett ammoniumsalt av en stark syra har sur reaktion

Exempel: NH₄Cl

Exempel

Ammoniumjonen är en svag syra med ett pKa på 9,26. Beräkna pH hos en 0,100 M NH\(_4^+\)-lösning!

Lösning

NH\({\sf _4^+}\) ⇌ NH₃ + H⁺

En liten tabell!

	[NH\(_4^+\)]	[H⁺]	[NH₃]
Före protolys:	\[0,100\]	\[0\]	\[0\]
Ändring:	\[-x\]	\[+x\]	\[+x\]
vid jämvikt:	\[0,100 - x \approx 0,100\]	\[x\]	\[x\]

\[K_{\text{a}} = \left(10^{-\text{p}K_{\text{a}}}\right)\text{M} = 10^{-9,26}\text{M} \hspace{100cm}\]

\[K_{\text{a}} = \frac {[\text{NH}_3][\text{H}^+]}{[\text{NH}_4^+]} \hspace{100cm}\]

\[10^{-9,26}\text{M} = \frac {x^2}{0,100\text{M}} \hspace{100cm}\]

\[0,100\text{M} \cdot 10^{-9,26}\text{M} = x^2 \hspace{100cm}\]

\[x = \sqrt{0,100 \cdot 10^{-9,26}}\text{M} = 7,4 \cdot 10^{-6}\text{M} \hspace{100cm}\]

Eftersom x << 0,100 går det bra att försumma x bredvid 0,100.

\[\text{pH} = -\log \left(7,4 \cdot 10^{-6} \right ) = 5,130768280269024 \approx 5,13 \hspace{100cm}\]

Många hydratiserade metalljoner är sura

Vad är en hydratiserad metalljon? Vi tar ett exempel: AlCl₃.

När vi löser detta salt i vatten, lösgörs aluminiumjonerna från kloridjonerna.

Istället binder aluminiumjonen 6 st. vattenmolekyler till sig: Al(H₂O)\(_6^{3+}\).

Den hydratiserade aluminiumjonen är en svag syra:

Al(H₂O)\(_6^{3+}\) + H₂O ⇌ Al(OH)(H₂O)\(_5^{2+}\) + H₃O⁺

En hydratiserad aluminiumjon är sur.

Joner kan vara amfolyter, de med!

Vätekarbonatjonen kan protolyseras på två sätt:

HCO\(_3^-\) + H₂O ⇌ CO\(_3^{2-}\) + H₃O⁺
HCO\(_3^-\) + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH^–

Om jag löser NaHCO₃ i vatten, blir lösningen sur, basisk eller neutral då?

För att kunna avgöra detta, måste vi veta K_a och K_b för HCO\(_3^-\)!
- K_a = 4,7·10^-11 M
- K_b = 2,4·10^-8 M
OK, vad säger oss detta?
- HCO\(_3^-\) är starkare som bas än som syra!