Příklady z chemie pH, pufry

Od: Datum: 14.10.13 16:44 odpovědí: 15 změna: 15.10.13 09:55
avatar

Může mi někdo ochotný pomoci s pár příklady? Díky moc. Potřebuji vysvětlit postup, výsledky znám. Nejprve sem hodím jeden, postupně jak budu procvičovat další, tak jak některé nebudu chápat, tak je sem hodím.

1. Roztok kyseliny dusité (0,01 mol/l) má pH 2,65. Vypočítejte disociační konstantu.


Seznam odpovědí:
 
moment čekejte prosím, probíhá přenos dat...
Zobrazení struktury odpovědí v otázce
Skrytí struktury odpovědí v otázce
Zobrazení struktury odpovědí v otázce

 

Odpovědi na otázku:
Datum: 14.10.13 17:12

Ka = c(H3O+)*c(NO2-)/(c(HNO2) - c(NO2-)); koncentrace 0,01mol/dm3 je analytická koncentrace, která zahrnuje jakdisociovaný, tak nedisociovaný podíl kyseliny. Disociací vznikají ionty H3O+ a NO2- ve stejném množství:
HNO2 + H2O = H3O+ NO2- ; protože jsou stejná látková množství, jsou stejné i koncentrace. Tím se nám výraz zjednoduší:

Ka = c(H3O+)^2/(c(HNO2) - c(H3O+); c(H3O+) = 10^-pH = 10^-2,65 = 2,2387*10^-3
Ka = (2,2387*10^-3)^2/(0,01 - 2,2387*10^-3) = 6,4575*10^-4 => pKa = -log(Ka) = -log(6,4575*10^-4) = 3,19
Tabulková hodnota je 3,15.

OK?

Ohodnoceno: 0x
 
Datum: 14.10.13 18:00
avatar

Nějak se v tom ztrácím. Takže si stačí vypočítat koncentraci H3O, na kterou, nevím proč, použiji hodnotu pH té kyseliny. Při počítání dávám na druhou hodnotu H3O, protože hodnota H3O a NO2- je stejná? Ve jmenovateli pak bude koncentrace celé kyseliny a od toho odečtu koncentraci H3O? Pak mi něco vyjde a to zlogaritmuju a je to?

Datum: 14.10.13 18:21

Ano, chápeš to dobře. Uvědom si, že pH = -log(c(H3O+). Pokud se v roztoku kyseliny objeví pH menší než 6, je možné přírůstek koncentrace H3O+ z autodisociace vody (10^-7 mol/dm3) zanedbat. A správně jsi pochopila, že za koncentraci aniontu je možné dosadit u jednosytné kyseliny přímo koncentraci H3O+.

Ohodnoceno: 2x
 
Datum: 14.10.13 18:30
avatar

Díky moc. Další várka příkladů, které nechápu:

* Vypočítat koncentraci kyseliny CH3COOH, pH=3,7 (tady jsem schopná říct, že je to slabá kyselina, u které si pamatuji vzorec na výpočet pH = 0,5 PKa - 0,5 log cA, ale nevím, k čemu mi to je platné)

* Vypočítat koncentraci roztoku amoniaku o pH 11. (to samé v bledě modrém, jenže to je slabý hydroxid)

Dále tady mám nějaké úlohy na hydrolýzu soli:

* Vůbec netuším, jak mám napsat rovnice hydrolýzy iontů: CO3^2-, PO4^3-... Je je jich tam více, těch iontů, potřebovala bych nějaký návod, jak na to...

* A pak nevím příklad, jaké reakce budou mít vodné roztoky určitých solí: CuCl2, NH4NO3... Zase je jich tam hodně a já vůbec netuším, jak mám určit, jen tak z hlavy, jakouv budou mít reakci.

Datum: 14.10.13 19:24

pH = 0,5*(pKa - log(ca)) => log(ca) = pKa - 2*pH => 4,75 - 7,4 = -2,65 => ca = 10^-2,65 = 0,00224mol/dm3

pOH = 14 - pH = 3; alogie s předchozím vztahem pro pH:
pOH = 0,5*(pKb - log(cb)) => log(cb) = pKb - 2*pOH = 4,74 - 6 = -1,26 => cb = 10^-1,26 = 0,055mol/dm3
Kb, cb - b jako báze. pKb(NH3) = 4,74

CO3-- H2O = HCO3- OH-; PO4(3-) H2O = HPO4-- OH- ; u obou může hydrolýza pokračovat:
HCO3- H2O = H2CO3 OH-; HPO4-- H2O = H2PO4- OH-
Vpomeň si na Bronstedtovu teorii kyselinou je všechno, co může uvolnit H (proton). Zásadou je to, co může proton vázat. Když kyselina uvolní proton, může vzniklý aniont proton zase vázat - aniont je tedy zásadou. Kyselina a její aniont tvoří pár kyselina/zásada, říká se mu konjugovaný pár. Hydrolýza je reakce, kdy aniont (zásada) váže proton a stává se tak kyselinou. Jak uvidíš v dalším příkldu, při hydrolýze proton poskytne voda a vznikne při tom jiná zásada - skupina OH-. Aniont slabé kyseliny tedy váže proton z vody a roztok reaguje zásaditě. Podobně kationt slabé zásady váže z vody OH-, a uvolněné zbylé protony způsobí že roztok bude reagovat kysele. Anionty silných kyselin a zásad s vodou nereagují, nepotřebují totiž rovnovážnou koncentraci významného množství nedisociované kyseliny nebo zásady. Proto pH neovlivňují.

Tak CuCl2 je sůl slabé zásady a silné kyseliny. Iont Cu bude hydrolyzovat:
Cu 4H2O = Cu(OH)2 2H3O ; iont NH4 je kyselinou: NH4 H2O = NH3 H3O ; amonné soli silných kyselin proto reagují kysele. Rozhodnout, jestli roztok soli bude reagovat kysele nebo zásaditě, můžeš odhadnou podle síly kyselin a zásad, od kterých je sůl odvozená. Když jsou obě silné, nebo stejně slabé, bude roztok neutrální (pH = 7). Pokud je jedna složka slabší než druhá, pbude její iont hydrolyzovat. Slabší aniont způsobí zásaditou reakci, slabší kationt kyselou.

Stačí?

doplněno 14.10.13 19:37:

Ve 3. a čtvrté části mi ve všech rovnicích vypadlo "+". Má být na příklad
CO3-- + H2O = HCO3- + OH-; PO4(3-) + H2O = HPO4-- + OH- ; totéž u kationtů - "NH4+"

Jistě si to doplníš

Ohodnoceno: 0x
 
Datum: 14.10.13 19:45
avatar

Takže, chápu vypočítání koncentrace.

Dále na dalších příkladech si ověřím ty rovnice hydrolýzy iontů:

* NH4+ přidám H20, vznikne co? NH3- a H30+?

* NO2- přidám H20, vznikne HNO2-? Bude hydrolýza pokračovat?

* CH3-NH3+ přidám H2O, vznikne CH3-NH4+?

U těch vodných roztoků, jak poznám, co je sůl slabé kyseliny, silné kyseliny a slabá kyselina a silná kyselina.

* KHCO3: Moje úvaha - draslík je sůl silné zásady a HCO3 je slabá kyselina, takže roztok bude reagovat zásaditě?

*CH3 NH3 Cl: CH3 NH3 je slabá zásada, Cl je sůl silné kyseliny, bude reagovat kysele?

* NaCN: silná zásada a slabá kyselina, tj. zásaditě?

* BaCl: silná zásada a silná kyselina, tj. neutralní?

* MgSO4: silná zásada a silní kyselina, tj. neutrál?

Mám to dobře?

Datum: 14.10.13 20:08

NH4 odevzdá H vodě. Dostaneš NH3 (neutrální molekula, bez náboje) a H3O ;
NO2(-) H2O => NO2(-) H OH- = HNO2 OH-
CH3-NH3 : CH3-NH2 je neutrální molekula, odvozená od amoniaku, ve kterém je jede vodík nahraze skupinou CH3. CH3-NH3 je tedy analogie amonného iontu a jako ten je i ona kyselinou. S viodou bude tento iont hydrolyzovat podle rovnice
CH3-NH3 H2O = CH3-NH2 H3O ; to je také důvod, proč CH3-NH3Cl bude podobně, jako NH4Cl reagovat kysele.
Dál už je to dobře, je Ba je vždycky s ox. číslem II, takže BaCl2.

Ohodnoceno: 2x
 
Datum: 14.10.13 22:16
avatar

Díky moc za rady. Můžu se ještě zeptat?

Které dvojice můžou tvořit pufr?

1) HCl + NaOH (myslím, že ne)

2) HCl + NaCl (tady vím, že ne, ale není my jasné, proč?)

3) H2CO3 + KHCO3 (ano, ale která je kyselá a která zásaditá složka? já bych řekla, že ta s draslíkem je zásaditá)

4) NH4 + NH4Cl (ano, která kyselá, která zásaditá?)

5) Na2CO3 + NaHCO3 (ano?)

6) HCOOH + HCOONa (nevím)

7) CH3NH2 + CH3NH3Cl (ano, ale nevím proč?)

Datum: 15.10.13 00:52

Pufry tvoří slabá kyselina nebo zásada a její sůl se silnou kyselinou nebo zásadou:
1: obojí silné, pufr nebude. Smícháním se potřebná sůl vytvoří, ale pufr nebude.
2: totéž. Jde o sůl silné kyseliny a silné zásady.
3: Kyslinou je H2CO3, zásadou iont HCO3-; K+ neno Na+ jsou ionty silné zásady, pH neovlivňují.
4: NH3 + NH4Cl ano, NH3 je zásada, iont NH4+ je kyselinou, iont Cl je iiontem silné kyseliny a proto pH neovlivní
5: Na2CO3 a NaHCO3 ano. Iont HCO3- je kyselinou, CO3-- je sůl. Ale v tomto případě to můžeš chápat i opačně, iont CO3-- je zásadou a iont HCO3- je sůl. Iont HCO3- může být kyselinou při vysokém pH, nebo zásadou v kyselém prostředí. Tkovým látkám říkáme amfolyty. Nejběžnější z nich je voda. Disociuje jako H2O + H2O = H3O+ + OH-. Jedna molekula vody proton přijala, chovala se tedy jako zásada, druhá proton uvolnila, byla kyselinou.
6: ano, kyselina mravenčí je středně silnou kyselinou, HCOONa je její sůl
7: methylamin je slabá zásada, podobně jako amoniak, chlorid methylaminu je její sůl. Jako pufr působí konjugovaný pár
CH3NH2/CH3NH3+ podobně, jako amoniak NH3/NH4+, jen jeden vodík v amoniaku nahrazuje skupina methyl-. Aniont Cl- je iontem silné kyseliny, pH neovlivní.

Jako pufr funguje slabá kyselina + její aniont nebo slabá zásada + její kationt proto, že na rozdíl od silné kyseliny nebo zásady může iont existovat jen v rovnováze s nedisociovanou látkou (kyselinou nebo zásadou). Přídavek silné kyseliny způsobí posun poměru kyselina/aniont ve prospěch kyseliny s jen malou změnou koncentrace H3O+, podobně přídavek zásady posune pH ve prospěch soli opět jen s malou změnou pH.

Ohodnoceno: 2x
 
Datum: 15.10.13 07:48
avatar

Takže, když pufr tvoří slabá kyselina a její aniont, tak je kyselinou slabá kyselina. A když slabá zásada a její kationt, tak je kyselinou její kation?

Datum: 15.10.13 08:44

Ano. Jen uvolňuje protony z vody tím, že váže OH-. A protože součin koncentrací H+ a OH- je ve vodném roztoku konstanta (Kw - 10^-14, resp. pKw = 14), vede vychytávání OH- ke zvyšování koncentrace H3O+.

Ohodnoceno: 0x
 
Datum: 15.10.13 09:02
avatar

Díky, jste můj zachránce. Ještě bych potřebovala nutně vysvětlit následující:

* Ke 100 ml roztoku NaH2PO4 (0,1 mol/l) bylo přidáno 50 ml roztoku NaOH (0,1 mol/l). Jaké je výsledné pH?
** Já znám rovnici pro výpočet pH= pK(kysel.) + log (pufrační báze/pufrační kyselina). Jde to i tady použít? Nevím teď z hlavy pK, ale jako pufrační bázi bych vložila počet molů NaOH n=0,005 mol, jako pufrační kyselinu bych vložila n=0,1 mol. Jenže mi to nějak nechce vycházet podle výsledků ve skriptech. Má vyjít pH 7,20...

* To samé, když mám vypočítat pH pufru, který je připravený smícháním stejných objemů roztoků NaH2PO4 (0,2 mol/l) a Na2HPO4 (0,6 mol/l). Jak to mám počítat? Podle té mé rovnice?

doplněno 15.10.13 09:04:

Dle mojí rovnice mi vychází pH toho prvního příkladu 5,5... :(

Datum: 15.10.13 09:43

Disociace H3PO4: 1°= -> H2PO4-; pKa1 = 2,16; 2°=-> HPO4--; pKa2=7,21; 3°= -> PO4(3-); pKa3=12,32. To za prvé. Pokud je iont H2PO4- kyselinou, bude disociovat do 2. stupně, pKa = 7,21. To zaprve. Za druhé - ve výsledném roztoku bylo na počátku
n(H2PO4-) = c*V = 0,1*0,1 = 0,01mol. Přidali jsme 0,05*0,1 = 0,005 mol NaOH. Tím jsme převedli stejné látkové množství H2PO4- na HPO4--. Nyní tedy máme v roztoku 0,005mol H2PO4- (=na) a 0,005mol HPO4-- (=ns); ns/na=1, log(ns/na) = 0
pH = pKa2 + 0 = 7,21

Když máš stejné objemy, pak ns/na = 0,6*V/0,2*V = 0,6/0,2 = 3 log(ns/na) = log(3) = 0,477
pH = 7,21 + 0,477 = 7,687 = 7,69

A skoro bys mohla založit nový dotaz, ne?

Ohodnoceno: 0x
 
Datum: 15.10.13 09:50
avatar

Moc děkuji, už mohla, ale už mi není jasný jen jeden příklad.

* V jakém poměru je třeba smíchat roztoky CH3COOH a CH3COONa (oba mají 0,1 mol/l), abychom získali pH 5,7.

** Můj postup: log (cB/cA) = pH - pK

log (cB/cA) = 5,7 - 4,7 = 1

log 1 = 10

A co teď. Bude to poměr jedna ku deseti. Tj. 10 dílů báze a 1 díl kyseliny?

Datum: 15.10.13 09:55

Jistě, jak jinak: ns/na = 10 => ns = 10*na , že? Není nad matematiku.
Ohodnoceno: 0x
 

 

 

 

 

Přihlásit se k odběru odpovědí z této otázky:

Neneseme odpovědnost za správnost informací a za škodu vzniklou jejich využitím. Jednotlivé odpovědi vyjadřují názory jejich autorů a nemusí se shodovat s názorem provozovatele poradny Poradte.cz

 
Copyright © 2004-2016 Poradna Poradte.cz. Všechna práva na poradně Poradte.cz vyhrazena.