3 Bufferløsning

Question 1

Hva er en bufferløsning?

Answer 1

En bufferløsning er en løsning som motvirker endringer i pH når vi tilsetter moderate mengder av en sterk syre eller en sterk base!
For at en bufferløsning skal virke, må den inneholde noe som nøytraliserer både sterke syrer og sterke baser, altså som kan ta opp [H3O+] eller [OH-] fra den sterke syra eller sterke basen

Question 2

Sure og basiske løsninger

Answer 2

En vannløsning kan vaere nøytral, sur eller basisk. Dette avhenger av forholdet mellom konsentrasjonene av oksoniumioner og hydroksidoner, [H3O⁺] og [OH^-].
Dersom vi tilsetter en sterk syre eller en sterk base i løsningen, vil pH henholdsvis synke eller øke.

Sterke syrer og baser vil derfor ha en stor innvirkning på pH i løsningen, selv når vi tilsetter små mengder av den sterke syra eller basen.

Question 3

Hva er et krav til forholdet mellom antallet molekyler av den svake syra og den svake basen i bufferløsning.

Answer 3

Det kan ikke vaere mer enn 10 ganger så mye av den ene som av den andre!!

Vi snakker derfor om en øvre og nedre grense for pH-området til en bufferløsning

Question 4

øvre og nedre grense for pH-området til en bufferløsning:

Answer 4

Øvre pH-grense:
[basen] = 10 · [syra]

Nedre pH-grense:
[syra] = 10 · [basen]

Question 5

måter å lage en bufferløsning

Answer 5

Vi har to hovedmetoder for å lage en bufferløsning. Andre laerebøker nevner også en tredje metode, men de to første er de vanligste.

1. Titrering: Blande en svak syre med en sterk base, eller en
   * *svak base** med en sterk syre
2. Blande en løsning av en svak syre med et salt som
   inneholder den korresponderende basen, eller en løsning av
   en svak base med et salt som inneholder den
   korresponderende syra
3. Lage en løsning av et salt som inneholder et amfotaert ion

Question 6

Metode 1for å lage bufferløsning: Titrering

Answer 6

Metoden går ut på at vi starter med en løsning av en svak syre eller en svak base.

I den svake syra tilsetter vi en sterk base, slik at en del av de svake syremolekylene tvinges til å avgi H⁺-ionene sine, og bli til den korresponderende svake basen. Dermed får vi en større andel av den svake basen i blandingen. I denne prosessen bruker vi opp en del av stoffmengden svak syre for å få dannet den svake basen

I løsningen med en svak base, kan vi på samme måte tilsette en sterk syre. Da vil en del av den svake basen bli gjort om til sin korresponderende svake syre

Question 7

Hva betyr Halvtitrerpunktet i bufferløsning

Question 8

Metode 2: Blande syre eller base med et salt

Answer 8

Her starter vi også med en løsning av en svak syre eller en svak base.

I motsetning til i metode 1, så bruker vi ikke opp noe av stoffet vi starter med. I den svake syra tilsetter vi et salt som inneholder den korresponderende svake basen. Den korresponderende basen kommer altså i tillegg til syremolekylene som allerede finnes i løsningen.

I løsningen med en svak base, kan vi på samme måte tilsette et salt som inneholder den korresponderende svake syra.

Question 9

Metode 3: Amfotaere ioner

Answer 9

Et amfotaert ion kan reagere både som en syre og som en base, og kan derfor nøytralisere både sterke syrer og sterke baser

Hydrogenkarbonation HCO₃^-
Dihydrogenfosfation H₂PO₄^-
Hydrogenfosfation HPO₄^2-

Question 10

Beregning av pH i en buffer

Answer 10

I en vanlig løsning vil pH vaere lik den negative logaritmen av konsentrasjonen av H₃O⁺.
I en bufferløsning avhenger [H3O+] av et likevektssystem! Derfor må vi finne pH gjennom en likevektsberegning.
Siden svake syrer innstiller en likevekt, så vil vi få en likevektskonstant. For svake syrer kaller vi denne for K_a

Question 11

K_a

Answer 11

Uttrykket for K_a viser oss sammenhengen mellom konsentrasjonene av stoffene i protolyselikevekten for syra.
Når vi skal beregne pH trenger vi [H3O⁺]. Vi gjør derfor om uttrykket for K_a, slik at det i stedet blir et uttrykk for [H₃O⁺]

Question 12

Omarbeiding av K_a

Answer 12

Question 13

Bufferkapasitet

Answer 13

Bufferkapasiteten er et mål på stoffmengden sterk syre eller sterk base som kan tilsettes i 1 liter av bufferløsningen uten at bufferen sprenges.

Bufferkapasiteten avhenger altså av stoffmengden av den sure og basiske komponenten i 1 liter buffer.

Bufferkapasiteten til en buffer er derfor avhengig av konsentrasjonen av komponentene!!!

Question 14

Å sprenge en buffer

Answer 14

Å sprenge en buffer, betyr at vi tilsetter så mye sterk syre eller sterk base at forholdet mellom den basiske og den sure komponenten kommer utenfor grenseverdiene 10:1 eller 1:10.

Da har vi ikke et buffersystem lenger, og vi kan ikke bruke bufferligningen til å gjøre beregninger

Dersom vi tilsetter en større stoffmengde sterk syre enn stoffmengden av den basiske komponenten i bufferen, får vi et overskudd av H3O+ i løsningen.

Da beregner vi pH i løsningen ved en vanlig syre/base- beregning

Question 15

pH i en sprangt buffer

Answer 15

Question 16

Øvre og nedre grense

Answer 16

Når vi har en buffer med lik stoffmengde basisk og sur komponent, så vil bufferkapasiteten vaere lik mot sterk syre og sterk base.

Dersom det er mer av den sure komponenten, så vil bufferkapasiteten vaere størst mot sterk base.

Dersom det er mer av den basiske komponenten, så vil bufferkapasiteten vaere størst mot sterk syre.

Dersom bufferkapasiteten er ulik mot tilsats av syre og base, så oppgir vi enten den bufferkapasiteten som er svakest, eller så oppgir vi kapasiteten både mot syre og base.