Magnus Ehingers undervisning

— Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete med mera.

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

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+

Vattenlösning av salmiak, koksalt och natriumacetat (med lite BTB).Vattenlösning av salmiak, koksalt och natriumacetat (med lite BTB).

En hydratiserad aluminiumjon är sur.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 Ka och Kb för HCO\(_3^-\)!
    • Ka = 4,7·10-11 M
    • Kb = 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.En lösning av natriumvätekarbonat ger basisk reaktion.