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^–

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

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:

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!

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

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

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

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

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

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:

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

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

1. 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
2. OK, vad säger oss detta?
   • HCO\(_3^-\) är starkare som bas än som syra!

Vi testar om det är sant…

En lösning av natriumvätekarbonat ger basisk reaktion.