Neutralisation (Kemi 2)

Senast uppdaterad fredag, 20 augusti 2021 20:09 | av Magnus Ehinger | Skriv ut

Videogenomgång (flippat klassrum)

Vad händer vid en neutralisation?

Ekvivalenta mängder syra och bas (hydroxid) blandas

Ett salt + vatten bildas

Exempel: NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Blir lösningen neutral?

Ofta, men inte alltid!

Exempel

Vi neutraliserar 50,0 ml 0,150 M HAc med 0,250 M NaOH.

Hur stor volym NaOH går åt?
Vilken blir \(c_\mathrm{HAc}\) efter neutralisation?
Blir den neutraliserade lösningen sur, basisk eller neutral?

Lösning (a)

HAc(aq) + NaOH(aq) → NaAc(aq) + H₂O

\[n_{\text{HAc}} = cV = 0,150\text{mol/dm}^3 \cdot 50,0 \cdot 10^{-3}\text{dm}^3 = 0,0075\text{mol} \hspace{100cm}\]

För att neutralisera ättiksyran måste vi tillsätta samma mängd NaOH:

\[V_{\text{NaOH}} = \frac {n}{c} = \frac {0,0075\text{mol}}{0,250\text{mol/dm}^3} = 30,0\text{ml} \hspace{100cm}\]

Lösning (b)

I reaktionsformeln är \(n_\mathrm{HAc}:n_\mathrm{NaOH}:n_\mathrm{NaAc} = 1:1:1\). Därför är \(n_\mathrm{NaAc} = n_\mathrm{HAc} = n_\mathrm{NaOH} = 0,0075\mathrm{mol}\).

Vi beräknar \(c_\mathrm{HAc}\):

\[\begin{align}c_\mathrm{HAc} &= \frac {n_\mathrm{HAc}}{V_\mathrm{tot}} = \frac {0,0075\mathrm{mol}}{(0,0500 + 0,0300)\mathrm{dm^3}} = \hspace{100cm} \\ &= 0,09375\mathrm{mol/dm^3} \approx 0,0938\mathrm{M} = 93,8\mathrm{mM}\end{align}\]

Kemiskt resonemang

Den neutraliserade lösningen är en 93,8 mM lösning av natriumacetat, NaAc(aq). Acetatjonen är en svag bas, och reagerar med vatten på följande sätt:

Ac^– + H₂O ⇌ HAc + OH^–

Alltså blir lösningen svagt basisk.

Beräkning av lösningens pH

Vi kan också beräkna den neutraliserade lösningens pH, det vill säga pH i en 0,09375 M lösning av NaAc:

Ac^– + H₂O ⇌ HAc + OH^–

	[Ac^–]	[HAc]	[OH^–]
f.r.	\[0,09375\]	\[0\]	\[0\]	M
∆	\[-x\]	\[+x\]	\[+x\]	M
v.j.	\[0,09375 - x\]	\[x\]	\[x\]	M

\(\mathrm{p}K_\mathrm{b,\text{ }Ac^-} = 9,244\) (ur tabell)

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

\[10^{-9,244} = \frac {x^2}{0,09375 - x} \hspace{100cm}\]

\(pq\)-formeln ger:

\[x = 7,31086 \cdot 10^{-6} \hspace{100cm}\]

\[\mathrm{pOH} = -\lg[\mathrm{OH^-}] = -\lg(7,31086 \cdot 10^{-6}) = 5,136031533 \hspace{100cm}\]

\[\mathrm{pH} = 14,00 - \mathrm{pOH} = 14,00 - 5,136031533 = 8,863968467 \approx 8,86 \hspace{100cm}\]

Titrering av ättiksyra med natriumhydroxid

Samma lösningar som i exemplet ovan: 50,0 ml 0,150 M HAc titreras med 0,250 M NaOH.

Indikator: Fenolftalein (lämpligt omslagsintervall).
pH mäts kontinuerligt, sätts av i diagram mot volymen tillsatt NaOH-lösning.

Vi får följande diagram:

Först stiger pH ganska långsamt. Men sedan, precis vid 30,0 ml tillsatt NaOH-lösning, stiger kurvan brant.

Allra brantast = ekvivalent mängd NaOH tillsatt.
Detta är ekvivalenspunkten!

Ekvivalenspunkten

Vid ekvivalenspunkten har all HAc reagerat med NaOH och bildat NaAc + H₂O. Därför är \(n_\text{NaOH} = n_\text{HAc}\) vid ekvivalenspunkten.

I det här fallet blir pH = 8,86 i den neutraliserade lösningen.

Fenolftalein skiftar färg från färglöst till rött i intervallet pH ≈ 8…10

Halvtiterpunkten

Vid halvtiterpunkten har hälften av allt HAc överförts till NaAc, och hälften finns kvar som HAc. Därför är [HAc] = [Ac^–] vid halvtiterpunkten. Syrakonstanten för ättiksyran kan uttryckas såhär:

\[K_{\text{a}} = \frac {[\text{Ac}^-][\text{H}_3\text{O}^+]}{[\text{HAc}]} = \frac {[\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]} \cdot [\text{H}_3\text{O}^+] \hspace{100cm}\]

Men eftersom [HAc] = [Ac^–] blir \(\frac {[\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]} = 1\) och \(K_{\text{a}} = [\text{H}_3\text{O}^+]\) vid halvtiterpunkten. Därför blir också pH = pK_a vid halvtiterpunkten.

I området pK_a± 1 (där kurvans lutning är som svagast) är lösningen en buffert. Vid pH = pK_a är den buffrande förmågan som allra störst.

Magnus Ehingers undervisning

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

Kemi 2

Se också:

Administration