Henderson-Hasselbach ekvationen

KEMA02/ © Sofi Elmroth 2010

Henderson-Hasselbach ekvationen

OBS! Gäller då [syra] och [bas] >> [OH-], [H3O+]

pH = pKa – log [HA][A-]

HÄRLEDNING:

HA(aq) + H2O(l) A-(aq) + H3O+ (aq)

[A-(aq) ][H3O+ (aq)] [HA(aq) ]

[H3O+ (aq)] = Ka -log [H3O+ (aq)] = -log Ka - log

Ka =

[HA(aq) ][A-(aq) ]

[HA(aq) ][A-(aq) ]

pH pKa


12.3 Buffertcapacitet

Bra buffertkapacitet kräver att både syra- och basformfinns i lösning i relativt lika andelar.

Gränsen för buffertcapacitet går vid 10:1-förhållande, för [syra]:[bas] vid lägre pH-gränsen och 1:10 för den övre.

FRÅGA: Vad innebär detta för pH?

HA A-

50% 50%

pH = pKa

Ideal buffert

pH = pKa – log = pKa – 1 – log 10 [HA]

[A-][HA][A-]

pH = pKa – log = pKa + 1 – log [HA]10 [A-]

[HA][A-]

pKa – 1 < BRA BUFFERT pH < pKa + 1


12.4 Titreringstyp: stark syra – stark bas

REAKTION

H3O+ + OH- 2 H2O


12.5 Titreringstyp: svag syra – stark bas

SVAG SYRA med STARK BAS

Neutralisation av syran

Bildning av STARK BAS

Förväntat pH vid ekvivalenspunkten:BASISKT


12.5. Titreringstyp: svag bas – stark syra

SVAG BAS med STARK SYRA

Neutralisation av basen

Bildning av STARK SYRA

Förväntat pH vid ekvivalenspunkten:SURT


JV FLS 2(3)

KEM A02Allmän- och oorganisk kemi

JÄMVIKT i LÖSNINGA: Kap 12

Föreläsning 2(3)

mer pH, indikatorer och löslighetsprodukt


3 NYCKELSAMBANDatt veta hur & när man använder

pH & pOHpH = 14 – pOH

1-protonig syrapKa = 14 – pKb

2-protonig syrapKa1 = 14 – pKb2

pKa2 = 14 – pKb1

3-protonig syrapKa1 = 14 – pKb3

pKa2 = 14 – pKb2

pKa3= 14 – pKb1

HA (aq) A-(aq)

H2A (aq) HA-(aq) A2-(aq)

H3A (aq) H2A-(aq) HA2-(aq) A3-(aq)

H2O H3O+

OH- H2O

H2O H3O+

OH- H2O

H2O H3O+

OH- H2O

H2O H3O+

OH- H2O

H2O H3O+

OH- H2O

H2O H3O+

OH- H2O

Ka

KbKa1

Kb2

Ka2

Kb1

Ka2

Kb2

Ka3

Kb1

Ka1

Kb3


Vad är en indikator?

INDIKATOR:Ett syra/bas par där de två formerna har olika färg!

REAKTION:

HIn(aq) + H2O In-(aq) + H3O+(aq)

Ka, Hin =

Ka, HIn

svag syra stark bas

[In-(aq)][H3O+(aq)][HIn(aq)]

Omslag då [In-(aq)] : [HIn(aq)] = 1:1 Ka, Hin = [H3O+(aq)] pKa, Hi = pH


12.7 Stökiometri och titrering av polyprotolyter

4.72; pH = ½(pKa1 + pKa2)

9.94 ; pH = ½(pKa2 + pKa3)

H3PO4


LÖSLIGHETSJÄMVIKTER

Salter – en kombination av katjoner och anjoner – kan varamycket olika lösliga i vatten!

NaCl – ”salt”mkt lättlösligt

“…. A barium sulphate suspension in water is the universal contrast medium used for examination of the upper gastrointestinal tract.”

KÄLLA: http://www.e-radiography.net/contrast_media/contrast_media_introduction.htm


Löslighetsjämvikter & biorelevans

TYPISKA OMRÅDEN & FRÅGESTÄLLNINGAR:några exempel... det finns mycket mer!

VattenkvalitetFe(II/III), Cr(III-VII), Pb(II), Al(III)

”Bioavailability” av spårmetallerCu(II), Ni(II), Mn(II)

Läckage av metalljoner från gruvmiljö/deponierFe(II/III), Ni(II/III), Pb(II/IV),Hg(I/II), Ag(I), Au(III/I)

ToxicitetFe(II/III), Ni(II/III), Pb(II/IV),Hg(I/II), Ag(I), Cd(II)

FunktionNa(I), K(I)

Metallothioniner är svavel-innehållande protein som används

för att transporteratex Cu(II) och Hg(II).

Ksp (CuS) = 1.3 E-36*Ksp (HgS) = 1E-53*

*dvs mkt liten tendens till frisläppning av M(II) – mer om detta senare!


12.8 Löslighetsprodukt

BEGREPP:

Löslighetsprodukt – ett mått på löslighetenen jämvikt som alla andra!

EXEMPEL:

Upplösning av Bi2S3(s)

Bi2S3(s) 2 Bi3+(aq) + 3 S2-(aq) Ksp

Ksp = a(Bi3+(aq))2 a(S2-(aq))3

Ksp = [Bi3+(aq)]2 [S2-(aq)]3

Ksp litet för svårlösliga salter; Ksp (Bi2S3(s)) = 1.0E-97 M4


JÄMVIKT i LÖSNINGA: Kap 12

Föreläsning 3(3)

mer löslighetsprodukt!

JV FLS 3(3)

KEM A02Allmän- och oorganisk kemi


Repetition

Henderson-Hasselbach ekvationen för beräkning av pH i ”buffert”- OK att använda- viktigast att förstå när den är applicerbar- egentligen helt onödig! Buffertkapacitet -bra pH område ca ; pKa – 1 < pH < pKa + 1

Utseende titrerkurva- Stark syra + stark bas; ekvivalenspunkt vid pH = 7- Svag syra + stark bas; ekvivalenspunkt vid pH > 7 (stark bas genereras)- Svag bas + stark syra; ekvivalenspunkt vid pH < 7 (stark syra genereras)- Titrerkurva polyprotolyter; H2SO4, H2SO3, H2CO3, H3PO4 + stark bas (OH-)

Indikatorer- Funktion och använding (varför fungerar de? Matchning av indikator titrering)

Löslighetsprodukt – mer om detta idag!


12.9 ”The common ion effect”vad heter detta på svenska?

BAKGRUND Många metalljoner bildar hydroxider vid pH 7 som faller ut.Den fria metalljonhalten bestäms av löslighetsprodukten, Ksp

REAKTION – exempel Al3+ ETT RIKTIGT EXEMPEL (oktober 2010)

Al3+(aq) + H2O Al(OH)3(s) + 3H+ (HR bara i sur miljö!)

ÖVER pH ca 7.5 beskrivs detta bäst av reaktionen:

Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3 OH-(aq) Ksp= 1.0E-33 Tabell 12.4

a=1 s 3s

Uppskattning av ca halt Al3+ över Al(OH)3(s): s(3s)3 = Ksp s = 2.5E-9 M (OBS! Ej HR heller...)

FRÅGA: Kan man sänka halten Al3+(aq) ytterligare?


Strategi för sänkning av metalljonhalt

TILLSATS AV MER OH- SKJUTER JÄMVIKTEN ÅT VÄNSTER (reaktanter)

BERÄKNING för olika [OH-]

Al(OH)3(s) Al3+(aq) + 3 OH-(aq) Ksp= 1.0E-33 Tabell 12.4 a = 1 s [OH-] Generellt uttryck för Ksp: Ksp = s[OH-]3

[OH-] Ksp s = [Al3+(aq)]

1E-7 s(1E-7)3 1.0E-120.1 s(0.1)3 1.0E-301.0 s(1.0)3 1.0E-33 4.0 s(4.0)3 1.5E-35

SLUTSATS:Förvaring i basisk miljö

minimerar Al3+(aq) MEN!

Det blir problemdå det läcker ut och pH

stiger!


Vad finns mer i rödslam?bildas vid framställing av Al(s)

Bauxiten består av aluminiumoxid och aluminiumhydroxid, men även järnmineral*,

titanoxider** och aluminiumsilikater***.[1]

*Sannolikt Fe(OH)3(s) dvs rost!** Tex TiO, – vitt pigment som används i färg

*** Silikater SiO2 – vanlig sand

[1] KÄLLA: Jernkontorets forskning; Rapport nr D182, 2004-08-16U Lindunger & E Stark

VAD ÄR FARLIGT?!

OH-(aq)pga det höga koncentrationenNaOH/KOH täcker sannolikt torra partiklar- Tungmetaller kan inte uteslutas; ex) Hg, Cr, As- Partiklar


Beräkna effekten av ”utsaltning”

EXEMPEL 12.9 Beräkna lösligheten av AgCl(s) i NaCl(aq)

VAD VÄNTAR VI OSS? !


12.10 Utfällningar

PROBLEM:

Analys av lösningar med flera metalljoner

STRATEGI:

Fäll ut metaljonerna selektivt tex vid olika pH och/eller tillsatser analys av färre metaljoner åt gången

Ni2+(aq)

Ag+ (aq)

+ OH-

Fe(OH) 2(s)

Fe2+(aq) Ni2+(aq)

Ag+ (aq)

+ OH-

Ni(OH)2(s)

Ag+ (aq)


Hur vet man att ”allt” faller ut och rätt jon finns i lösning?

Ni2+(aq)

Ag+ (aq)

+ OH-

Fe(OH)2(s)

Fe2+(aq) Ni2+(aq)

Ag+ (aq)

+ OH-

Ni(OH)2(s)

Ag+ (aq)

SVAR:Löslighetskonstanterna bestämmer!

REDKAP: Fällning bildas då Q* > Ksp

* För upplösning av salt M(OH)n är Q = [Mn+]start([OH] start)n


Blandning av 2 lösningar – vad faller ut?

EXEMPEL 12.10 Faller något ut om lika volymer

0.2 M Pb(NO3)2(aq) och KI(aq) blandas?


12.11 Selektiv utfällning

Användning av Ksp för att förutsäga i vilken ordning salter faller ut

EXEMPEL 12.11 Utfällning av Mg2+ och Ca2+ ur havsvatten

m.hj.a. fast NaOH(s)


12.12 Att lösa upp utfällningar

Ni2+(aq)

Ag+ (aq)

+ OH-

Fe(OH)2(s)

Fe2+(aq) Ni2+(aq)

Ag+ (aq)

+ OH-

Ni(OH)2(s)

Ag+ (aq)

Måste lösas upp innan analys

STRATEGI:Manipulering av jämviktsläget

Ni(OH)2(s) Ni2+(aq) + 2 OH-+

H3O+

2 H2O


Strategierexempel olika salter

HYDROXIDER – tillsats av syra

Ex) Ni(OH)2(s) Ni2+(aq) + 2 OH- (aq)

OH- + H3O+ 2 H2O

KARBONATER – tillsats av syra

Ex) ZnCO3(s) Zn2+(aq) + CO32- (aq)

CO32- + 2 H3O+ H2CO3

SULFIDER – tillsats av oxiderande syra

Ex) CuS(s) Cu2+ (aq) + S2- (aq)

3 S2- + 8 HNO3 2 S(s) + 2 NO(g) + 4 H2O(l) + 6 NO3-


12.13 Komplexbildning

Ytterligare en strategi för upplösning av svårlösliga salterSPECIELLT LÄMPLIG FÖR ÖVERGÅNGSMETALLERNA!

Fenomen: ”Maskering av metalljoner”

AgCl(s) Ag+(aq) + Cl- (aq)

Ag+(aq) + 2 NH3 (aq) Ag(NH3)2+(aq)

Ag+

Ag+

EXEMPEL 12.12: Hur mycket AgCl(s) löses i 0.1 M NH3 ?


12.14 Kvalitativ analys

PROBLEM: Komplexa provblandingar svåranalyserade

STRATEGI: Separera h.hj.a selektiv utfällningstandardiserade metoder finns med protokoll!

SUR

SUR

BASISK

+ HCl(aq)

Hg2Cl2

PbCl2

AgCl

Sb2S3

Bi2S3

HgS, CuS, CdS

ZnS, NiSFeS, MnS

+ H2S(g) + NH3(aq)

Dekanteraovanlösningen

Dekanteraovanlösningen

Henderson-Hasselbach ekvationen

Documents

Transcript of Henderson-Hasselbach ekvationen