Svake Syrer og Baser
Nedlasting kalkulator for Syrer, Baser, pH og Buffere (norsk versjon)
Mens sterke syrer/baser dissosierer 100%, vil svake syrer og baser
i en vannløsning kun være delvis dissosiert. Graden av dissosiasjon
for en syre er representert ved hjelp av protolysekonstanten
Ka ,og er gitt ved:
Ka=([H3O+][A-])/HA. Tilsvarende
syren vil også en svak base ha en konstant (Kb)
som representerer basens evne til å la seg spalte i en
vannløsning (danne OH--ioner).
Eksempler på dissosiasjonsuttrykk, Ka og Kb
Eddiksyre: CH3COOH + H2O <-> CH3COO- + H3O+
der Ka=([CH3COO-] [H3O+])/[CH3COOH]
Ammoniakk: NH3 + H2O <-> NH4+ + OH-
der Kb=([NH4+] [OH-])/[ NH3]
Ved hjelp av konstanten og en angitt konsentrasjon kan man beregne
konsentrasjonene av de ion/molekyler som er involvert i uttrykket.
pH-begrepet
For enklere å kunne omtale og behandle de kvantitative aspekter i
hennhold til [H3O+]/[OH-], er
begrepet pH blitt innført som et mål på surhetsgraden i en løsning.
P.g.a. den logaritmiske konvertering vil f.eks.
H3O+-konsentrasjonen i en pH=3 løsning være
1000 ganger høyere enn i en pH=6 løsning.
Av nyttige relasjoner kan nevnes:
pH(def.)=-lg([H3O+])/M)
[H3O+]=10-pHM
pOH=-lg([OH-])/M)
pH+pOH=pKw , der Kw=1*10-14M2 ved 25oC (pH + pOH = 14)
Eksempel på beregning av H3O+-konsentrasjonen og pH
Hvor høy blir H3O+-konsentrasjonen i
en liter vannløsning inneholdene 0.1 mol eddiksyre (Ka=1.75*10-5) ?.Hva er løsningens pH?
Man kan sette opp følgende uttrykk: Ka=[X]2/[0.1-X]
([0.1-X] fordi en del av eddiksyremolekylene nå er gått over på
ioneform og dannet H3O+ og CH3COO--ioner.
Ligningen kan omformes til: X2+XKa+0.1Ka=0
og kan derved løses nøyaktig via.: (-b+/-(b2-4ac)0.5/2a
Løsninger: [X], dvs.[H3O+]=0.001314 M, pH=-lg((0.001314M)/M)=2.88
En enklere approksimasjon vil
ofte kunne gi en tilstrekkelig nøyaktighet. Tilnærmelser kan gjøres
dersom X-kons. utgjør mindre en en tidel av HA-kons. ([X]<[HA]/10)
NB: Programmet benytter alltid den metode som gir størst nøyaktighet.
Bufferløsninger
Noen ganger ønsker man å lage løsninger som har en kjent og bestemt pH.
Det er også en fordel at surhetsgraden i en slik løsning forblir
stabil også når løsningen blir tilført stoffer som normalt skulle
ha påvirket løsningens pH. Slike løsninger kalles
bufferløsninger. Denne egenskapen (pH-stabiliteten) gjør
at en slik løsning egner seg til kalibrering av pH-utstyr.
Prinsippet for å lage en slik løsning ligger i fellesion-efekten.
Buffereffekt oppnås ved å blande en svak syre med saltet av syren.
Eksempelvis kan en slik løsning bestå av eddiksyre og saltet
CH3COONa.
Hvis vi tilsetter litt sterk syre til en slik løsning vil
påvirkningen på løsningens pH være minimal. Grunnen til dette er
at den tilsatte syrens H+-ioner øyeblikkelig vil
slå seg sammen med løsningens CH3COO--ioner og
derved danne CH3COOH. Løsningens H3O+-konsentrasjon
vil derved forbli noenlunde konstant.
Hvis vi tilsetter litt sterk base vil uspaltet CH3COOH
reagere med basen (OH-) og danne vann. Løsningen vil på
denne måten derfor også være pH-stabil ved tilførsel av baser.