Kjemisk likevekt: pH-styrte likevekter, buffere, fellingsreaksjoner, komplekser, kombinasjon av likevekter. Numeriske metoder for å løse kjemiske likevektsproblemer.

Question 1

Hva er pH?

Answer 1

pH er et mål på surhet eller alkalitet i en løsning og representerer konsentrasjonen av hydrogenioner (H+). pH-skalaen går fra 0 til 14, der 7 er nøytralt. Verdier under 7 indikerer surhet, mens verdier over 7 indikerer alkalitet(Basisk).

Question 2

Hva er sammenhengen mellom pH og likevekter?

Answer 2

Mange kjemiske reaksjoner innebærer protonoverføring, og dermed påvirker pH-verdien likevekten for disse reaksjonene.

Question 3

Hva er Henderson-Hasselbaclch-ligningen? Og når brukes den?

Answer 3

For en svak syre HA som delvis dissosierer, kan pH-styrte likevekter beskrives med Henderson-Hasselbalch-ligningen:

Her er pKa dissosiasjonskonstanten for syren. Denne ligningen er spesielt nyttig når man arbeider med buffersystemer, som bidrar til å opprettholde stabil pH.

Question 4

Forklar pH´s innvirkning på oppløselighet?

Answer 4

pH påvirker oppløseligheten til salter. Økt pH kan føre til økt oppløselighet av mange salter. Eksempel: jern(III)hydroksid

Question 5

Hva har pH å si for biologiske systemer?

Answer 5

I biologiske systemer spiller pH en viktig rolle i reguleringen av enzymatiske reaksjoner og cellefunksjoner. Cellenes pH reguleres nøye for å opprettholde optimale forhold for biokjemiske prosesser.

Question 6

Hva er bufferdefinisjonen?

Answer 6

En buffer er en løsning som motstår endringer i pH når det tilsettes små mengder syre eller base. Buffere er avgjørende i biologiske systemer, kjemiske analysemetoder og mange industrielle prosesser.

Question 7

1. Hvilke egenskaper har buffere?
2. Hva kan de bestå av?

Answer 7

1. Evne til å motstå pH-endringer: Buffere beholder en relativt konstant pH-verdi, selv når små mengder syre eller base tilsettes.
2. Består av en svak syre og dens konjugerte base, eller en svak base og dens konjugerte syre: Dette gjør at bufferen kan reagere med både syre og base, og dermed opprettholde pH.

Question 8

Hvordan fungerer buffere?

Answer 8

Tilsetning av syre:
Hvis syre tilsettes, reagerer den med bufferens basekomponent (A−), og danner den svake syren (HA).

Tilsetning av base:
Hvis base tilsettes, reagerer den med bufferens syrekomponent (HA), og danner den svake basen (A− ).

Dette forhindrer at pH-en endrer seg dramatisk.

Question 9

Hvordan optimerer man bufferkapasiteten?

Answer 9

Optimal bufferkapasitet oppnås når forholdet [A-]/[HA] er omtrent lik 1, og når pH er omtrent lik pKa.

Bufferkapasiteten er størst når konsentrasjonen av komponentene er høy og nær hverandre.

Question 10

Forklar bufferreaksjonen:

Answer 10

Her fungerer eddiksyre(CH3COOH) som syre, og acetat(CH3COO-) fungerer som basen i bufferen.

Question 11

Hvilken biologisk betydning har buffere?

Answer 11

Buffere spiller en viktig rolle i å opprettholde stabile pH-nivåer i kroppsvæsker som blod og cellemiljø. Dette er avgjørende for enzymatiske reaksjoner og andre biokjemiske prosesser.

Question 12

Hva er Fellingsreaksjoner?

Answer 12

Fellingsreaksjoner er kjemiske reaksjoner der to oppløselige stoffer i løsning reagerer for å danne et uoppløselig stoff, kalt et fellingsmiddel. Den resulterende uoppløselige forbindelsen faller ut av løsningen som fast partikler.

Question 13

Hva skjer ved felling av uoppløselige salter?

Answer 13

Felling av Uoppløselige Salter: Fellingsreaksjoner produserer ofte uoppløselige salter, som er tydelig synlige som faste partikler i løsningen.

Question 14

Hva er nettoioneligninger?

Answer 14

Nettoioneligninger: Nettoioneligninger viser de faktiske kjemiske endringene som skjer i en fellingsreaksjon, og gir informasjon om de oppløselige og uoppløselige ionene som er involvert.

Question 15

Hva er utsalting?

Answer 15

Utsalting er en metode for å øke fellingen ved å legge til en ion som felles ut av begge reaktantene, og dermed redusere konsentrasjonen av de oppløselige ionene.

Question 16

Hva er K(sp)?

Answer 16

Ksp (løselighetsprodukt) er et mål på oppløseligheten av en uoppløselig forbindelse i vann ved likevekt. For en uoppløselig forbindelse som dissosierer i vann og danner ioner, kan ksp uttrykkes som produktet av konsentrasjonene av de oppløste ionene i likevekt. Generelt sett er ksp.

Jo større Ksp desto mer oppløselig er forbindelsen i vann.

Eksempel:

Question 17

Hvordan finner man pH og pOH ut ifra [H3O+] og [OH-]?

Answer 17

Danske biokjemiker Søren Sørensen definerte pH og pOH som:
pH = -log[H3O+]
pOH =-log[OH-]
ph+pOH = 14 (ved 298,15K)

Question 18

Hva er Ka og Kb verdi og hvor store vil disse verdiene være for sterke og svake syrer?

Answer 18

Ka = ([H3O+][A-])/[HA].
Sterke syrer/baser har nesten 100% ioniseringsgrad og konsentrasjonen av produktene vil derfor være mye større enn konsentrasjonen av reakstantene.
Dette resulterer i en Ka/kb verdi som er mye større enn 1. Ka(b)&raquo_space; 1.

For svake syrer/baser er dette motsatt og Ka(b)«1

Nesten alle molekyler reagerer (> 95%) hvis (K > 20) og (pK < -1,3). (sterke syrer/baser)
Få molekyler reagerer (<10%) hvis (k<0.01) og (pK>2) (Svake syrer/baser)

Question 19

Hva er fremgangsmåten for å kalkulere ioniseringsgrad i % i vanndig løsning av en syre med ka»1 og ka«1?

Answer 19

For Ka&raquo_space;1:
1. Ser at ioniserongsgraden går nesten helt fullstendig.

2. Ser for oss att reaksjonen går fullstendig.
3. Tar reaksjonen bakover litt (setter opp tabell) med:
   a. Initial concentrations
   b. To completion
   c. To the left
   d. equilibrium
4. Antar at x er &laquo_space;en den minste kjente konsentrasjonen i tabellen (fordi Ka»1).
5. Setter opp uttrykk for Ka og utfører tilnærmingene.
6. Deler x-verdien vi fant ([HA]/[HA_start])*100%

For Ka &laquo_space;1:

1. Her er det begrenset ionisering av HA. Vi forventer å ha likuvektskonsentrasjon av [HA] nesten lik [HA] før reaksjonen startet.
2. Setter opp ICE tabell
3. Antar at x er liten
4. Setter opp uttrykk for Ka

VIKTIG Å SJEKKE ANTAKELSE ETTERPÅ

Question 20

Øker ioniseringsgraden ved utvanning av svake syrer eller baser?

Answer 20

Ja

Question 21

Hva er vannets selvionisering og når må man ta hensyn til den?

Answer 21

-Vannets selvionisering handler om at vannet kan fungere som en syre eller en base(avhengig av situasjonen).

Det vil si at det alltid er en liten mengde H+ eller OH- bare dette er vann til stede.

Kw = [H3O+][OH-]

Ved 298K er Kw omtrent 1,0*10^(-14). Dette betyr at produktet av konstentrasjonene av hydroniumioner og hydroksidioner i vannet er konstant.

-Det er viktig å ta hensyn til vannets selvionisering når:
Man har vann som løsningsmiddel og pH er mellom 5,5 og 8,3 ish.

I sure løsninger vil konsentrasjonen av H3O+ være større enn OH-.
Ved nøytrale løsninger(pH=7) vil konsentrasjonen være lik 1,0*10^(-7)

Question 22

Hva må man gjøre hvis vannets selvionisering´s innvirkning er større enn 5%?

Answer 22

Da kan man ikke anta at x er liten. Man må inkludere x i uttrykket for Ka(b) og løse som en andregradslikning.

Question 23

Hva er polyprotiske syrer?

Answer 23

Syrer med ett H som kan nøytraliseres kalles enprotisk (monoprotisk) syre, syrer med to eller flere H som kan nøytraliseres kalles polyprotisk.

Her vil det være inviduelle Ka verdier for hver reaksjon. Ka1 > Ka2 > Ka3.

PH-en blir dominert av det første protolysetrinnet. Dette er bare sant for svake syrer.

Det er 3 antakelser man kan gjøre for visse polyprotisee syrer:
1. Ka1 er mye større enn Ka2 og Ka3, slik at nesten alt av H3O+ blir produsert i første trinn

2. Så lite av Syren formet i det første ioniseringstrinnet at vi kan vider anta at [Syren]=[H3O+] i løsningen.
3. Syren som blir formet i det andre trinnet er omtrent lik Ka2 uavhengig av konsentrasjonen til syren.

Question 24

Hvordan finner man Ka eller Kb for en reaksjon?

Answer 24

I tabell 38 i seksjon 6. Finner man pKa verdiene til mange monoprotiske og polyprotisee svake syrer.

Ka = 10^(-pKa)

Man finner deretter Kb ved å huske at Kw = Ka*Kb = 1,0@10^(-14)
slik at Kb = Kw/Ka

Question 25

Hvordan blir pH påvirket av saltløsninger?

Answer 25

Metall ioner med +1 eller +2 ladning vil vanligvis ikke påvirke pH. Men metaller med høyere ladninger som Al3+ og Fe3+ kan kanskje påvirke pH i en løsning.

Noen polyatomiske kationer oppfører seg som syrer i vann. For eksempel NH4+(Ammoniumion). NH3 oppfører seg som en svak base. NH4+ og RNH3+ er dermed svake baser.

Mange anioner virker som baser i vann. Hvis HA er svak syre vil A- være svak base. Den vil reagere med vann og påvirke pH. Men hvis HA er en sterk syre vil A- være ekstremt svak. A- vil dermed ikke reagere betydelig med H20.

Question 26

Hvilken side av reaksjonen blir favorisert av likevekten?

Answer 26

For syre/base reaksjoner vil likevekten favorisere produksjonen av den svakere base.

Question 27

Hva er sammenhengen mellom båndlengde og syrestyrke?

Answer 27

Når man sammenligner binære syrer av elementer i samme gruppe i periodesystemet vil syrestyrke øke når båndlengden øker. Og motsatt.