3, 8 og 9. Puffersystem, polyhydrone syrer og syre-basereaktioner og syrestyrke Flashcards
Syre
Et molekyle eller en ion, der kan afgive en hydron/proton
Base
Et molekyle eller en ion, der kan optage en hydron/proton
Korresponderende syre-basepar
Når en syre afgiver en hydron bliver den til sin korresponderende base og omvendt
Syre-basereaktioner
en hydron overføres fra en syre til en base. Der sprænges en kovalent binding og dannes en ny kovalent binding
Andre navne for syre-basereaktion:
Hydronoverførsel (kaldes også hydronolyse)
Ligevægt (hvilken pil bruges hvis en ligevægt ligger meget til en side og hvor hurtigt vil en ligevægt i en syre-basereaktion indstille sig)
Hvis ligevægten ligger meget langt til en side benyttes bare en enkeltpil, –>, frem for en dobbeltpil
Uanset hvad vil ligevægten indstille sig lynhurtigt i en syre-basereaktion, hvis ellers det foregår i en vandig opløsning
Puffersystem
En opløsning af en svag syre og dens korresponderende svage base kaldes et puffersystem, forudsat både syren og basen findes i opløsningen i ret store koncentrationer
Funktion af puffersystem
Et puffersystem har puffervirkning, dvs. det ”dæmper” pH-ændringen ved tilsætning af stærk syre eller stærk base –> puffersystemet fastlægger opløsningens pH
Pufferligningen (helt standard)
En formel til beregning af pH for en opløsning, der indeholder et puffersystem:
pH = pKs + log [B]/[S]
Pufferligningen (hvorfor kan man bruge stofmængdekoncentrationerne)
Forholdet mellem de aktuelle stofmængdekoncentrationer af det korresponderende syre-basepar er lig med forholdet mellem stofmængderne af det korresponderende syre-basepar. Derfor kan følgende omskrivning laves:
pH = pKs + log(n_b/n_s)
Hvorfor kan man bruge de formelle stofmængdekoncentrationer?
Mht. brug af pufferligningen kan vi tillade os at bruge formelle stofmængdekoncentrationer i stedet for aktuelle stofmængdekoncentrationer, hvis både syren og basen findes i opløsningen i ret store koncentrationer (f.eks. 0,1 M) –> det giver en lille fejl i resultatet, men den er uden betydning hvis syren og basen er svage
Pufferkapacitet
Jo mindre pH-ændring en given mængde stærk syre eller stærk base kan fremkalde i en pufferopløsning, desto større er opløsningens såkaldte pufferkapacitet –> jo større [B] og [S] er, desto større er pufferkapaciteten
Pufferområde
Et puffersystem anvendes ofte kun i pH-området fra (pKs – 1) til (pKs + 1) –> dette pH-interval kaldes pufferområdet, og uden for dette område har syre-baseparret. Ikke nævneværdig puffervirkning
Symmetrisk puffer
I en given pufferopløsning er pufferkapaciteten størst for [B] = [S], dvs. når pH er lig med syrens pKs-værdi
Dette kaldes en symmetrisk puffer
Ikke-symmetrisk puffer
En ikke-symmetrisk puffer er en pufferopløsning hvor [B] og [S] ikke er lig hinanden
Eksempler:
Hvis f.eks. der er meget mere syre end der er base i opløsningen, vil man se at pH-værdien falder mere ved syretilsætning end hvis vi havde med en symmetrisk puffer at gøre. Det skyldes der ikke er meget base til at reagere med syren. I den her opløsning ville puffervirkningen tilgengæld fungere fint ved tilsætning af base, da der er rigeligt syre til at have en puffervirkning
Omvendt hvis der er mere base end der er syre i opløsningen vil man se at pH-værdien falder mere ved basetilsætning end hvis vi havde med en symmetrisk puffer at gøre
Syrebrøk
Angiver den brøkdel af syre-baseparret, som foreligger på syreformen
x_s = ([S])/([S]+[B])
Basebrøk
Angiver den brøkdel af syrebaseparret, som foreligger på baseformen
x_b = ([B])/([S]+[B])
Summen af syrebrøk og basebrøk
Summen af de to brøker er naturligvis lig med 1:
x_s + x_b = 1
Bjerrumdiagram (sammenhæng mellem syrebrøk og pH)
Hvilken formel benyttes?
pH = pKs + log (1-x_s)/x_s
Her er 1 - x_s = x_b
Hvordan afbildes sammenhængen mellem syrebrøk og pH for et syre-basepar?
I et bjerrumdiagram (se bog eller google for at se)
Heri kan man aflæse hvor mange procent der forekommer på syreform og hvor mange procent der forekommer på baseform ved en given pH-værdi i en pufferopløsning
Bjerrumdiagram (hvad er ud af x-aksen og hvad er ud af y-aksen)
Ud af x-aksen har vi pH og ud af y-aksen har vi syrebrøken
Bjerrumdiagram (hvad siger kurvens midtpunkt noget om)
Kurvens midtpunkt (altså der hvor vi har 50% på syreform og 50% på baseform) er lig med pKs for den syre der indgår i puffersystemet. Dvs. ved pH = pKs er stofmængdekoncentrationerne af syreformen og baseformen lige store
Bjerrumdiagram (i hvilket område ses omdannelsen af syre og base i diagrammet)
Der hvor omdannelsen af syre til base forekommer i diagrammet (altså der hvor den røde streg er) er i pH-området fra (pKs – 1) til (pKs + 1), hvilket kaldes pufferområdet
Syre/base-titrering
Syrer og baser i ækvivalente mængder neutraliserer hinanden, så hvis man f.eks. har en syreholdig prøve, kan man tilsætte en base som vides at reagere i et bestemt forhold med denne syre. Ved at tilsætte en pH-indikator eller benytte et pH-meter kan man følge blandingens pH: Når alle hydronerne i prøven har reageret med den tilsatte base (altså der er nået et ækvivalenspunkt), kan man ud fra antallet af tilsatte basemolekyler beregne, hvor mange syremolekyler der var i prøven
Titreringskurve (hvad har man ud af x-aksen og y-aksen, hvad er hhv. kolorimetrisk og potentiometrisk titrering)
Man har titreringsvolumen (typisk i mL) ud af x-aksen og pH ud af y-aksen
En titrering kaldes kolorimetrisk, hvis ækvivalenspunktet angives med et farveskifte (ved brug af indikator)
En titrering kaldes potentiometrisk, hvis ækvivalenspunktet findes vha. et måle opløsningens pH under titreringen med et pH-meter
