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 Kb?
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:
|
[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\({\sf _3^{2-}}\), fosfatjonen PO\({\sf _4^{3-}}\)
- Detta beror på att den korresponderande syran är svag
Ange den korresponderande syran till baserna ovan!
- CO\({\sf _3^{2-}}\) – HCO\({\sf _3^-}\) (vätekarbonatjon)
- PO\({\sf _4^{3-}}\) – HPO\({\sf _4^{2-}}\) (vätefosfatjon)
En vattenlösning av ett alkalisalt med av en svag syra har basisk reaktion
- Exempel: Na2CO3.
En del joner har sur reaktion
Ammoniumjonen, NH\({\sf _4^+}\)
- 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 \({\sf \text{NH}_4^+}\)-lösning!
Lösning
\(NH{\sf _4^+}\) ⇌ NH3 + H+
En liten tabell!
|
|
[NH\({\sf _4^+}\)] |
[H+] |
[NH3] |
|
Före protolys: |
0,100 |
0 |
0 |
|
Ändring: |
– x |
+x |
+x |
|
vid jämvikt: |
0,100 – x ≈ 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: \({\sf \text{Al}(\text{H}_2\text{O})_6^{3+}}\).
Den hydratiserade aluminiumjonen är en svag syra:
Al(H2O)\({\sf _6^{3+}}\) + H2O ⇌ Al(OH)(H2O)\({\sf _5^{2+}}\) + H3O+
En hydratiserad aluminiumjon är sur.
Joner kan vara amfolyter, de med!
Vätekarbonatjonen kan protolyseras på två sätt:
- HCO\({\sf _3^-}\) + H2O ⇌ CO\({\sf _3^{2-}}\) + H3O+
- HCO\({\sf _3^-}\) + H2O ⇌ H2CO3 + OH–
Om jag löser NaHCO3 i vatten, blir lösningen sur, basisk eller neutral då?
- För att kunna avgöra detta, måste vi veta Ka och Kb för HCO\({\sf _3^-}\)!
- Ka = 4,7·10-11 M
- Kb = 2,4·10-8 M
- OK, vad säger oss detta?
- HCO\({\sf _3^-}\) är starkare som bas än som syra!
Vi testar om det är sant…
En lösning av natriumvätekarbonat ger basisk reaktion.
| < | Vattnets protolyskonstant Kw | Neutralisation (Kemi 2) | > |