pH, nasycené roztoky...
Dobrý večer, chtěla bych se zeptat jak je to zde s tím ,,nasyceným roztokem" asi jsem si myslela, že potřebuji vědět rozpustnost při určité teplotě...jenže nejspíš to potřeba není:)
1.S ohledem na iontovou sílu roztoku vypočítejte rozpustnost hydroxidu
hořečnatého: a) v jeho nasyceném vodném roztoku, b) v 0,1M-NaOH,
c) v 0,01M-Mg(NO3)2
Pufry... rozumím k čemu slouží, no moc nerozumím tomu jak se s tím počítá.
Moc prosím o pomoc...
Připravíme pufr smícháním 500 ml 0,05M roztoku octanu sodného a
5 ml ledové kyseliny octové (pro naše účely předpokládáme, že je
100%). Jaké pH bude vzniklý pufr mít? Kolik bychom do tohoto pufru
museli přidat kyseliny octové, aby pH bylo 4?
pKa (k. octová) = 4,75; Mr (k. octová) = 60,05;
ρ (k. octová) = 1,04 g·cm–3
1.S ohledem na iontovou sílu roztoku vypočítejte rozpustnost hydroxidu
hořečnatého: a) v jeho nasyceném vodném roztoku, b) v 0,1M-NaOH,
c) v 0,01M-Mg(NO3)2
Pufry... rozumím k čemu slouží, no moc nerozumím tomu jak se s tím počítá.
Moc prosím o pomoc...
Připravíme pufr smícháním 500 ml 0,05M roztoku octanu sodného a
5 ml ledové kyseliny octové (pro naše účely předpokládáme, že je
100%). Jaké pH bude vzniklý pufr mít? Kolik bychom do tohoto pufru
museli přidat kyseliny octové, aby pH bylo 4?
pKa (k. octová) = 4,75; Mr (k. octová) = 60,05;
ρ (k. octová) = 1,04 g·cm–3
Odpovědi
Diskuze
pKs(Mg(OH)2) = 10,95; Ks = 1,122*10^-11; c(Mg(OH)2) = x, aby se to líp psalo. c(Mg++) = c(Mg(OH)2); c(OH-) = 2*c(Mg++)
a: c(Mg++) = x; c(OH-) = 2*x; Ks = x*(2*x)^2 = 4*x^3 => x = (1,122*10^-11/4)^(1/3) = 1,41*10^-4 mol/dm3
I = 0,5*∑(ci*zi^2) = 0,5*(1,41*10^-4*4 + 2*1,41*10^-4*1)=4,23*10^-4
-log(γ±) = 0,5115*∣z+*z-∣*√(I)/(1+√(I)) = 0,5115*2*0,0206/1,0206 = 0,02065; γ± = 10^-0,02065 = 0,953
γ± je střední aktivitní koeficient. Do vztahu pro jeho výpočet se místo z^2 dosazuje absolutní hodnota součinu nábojů katintu a aniontu. Vypočítali jsme jej z koncentrací iontů, vypočtených bez vlivu iontové síly. Nyní můžeme vypočítat zpřesněnou hodnotu. Ať analytická koncentrace Mg(OH)2 je x' a x= a(Mg++) = γ±*x'; c(OH-) = 2*γ±*x'; potom x' = x/0,953; V hrubém výpočtu nahoře jsme tedy vypočetli aktivitu. analytická koncentrace je
c(Mg(OH)2) = 1,41*10^-4/0,953 = 1,48*10^-4.
b: Situace se nám poněkud komplikuje. Přídavek stejného iontu rozpustnost látky obecně snižuje, vliv disociovaného podílu na iontovou sílu a aktivitní koeficient bude zanedbatelný. Vypočteme tedy iontovkou sílua střední aktivitní koeficeient jen z koncentrace NaOH:
I = 0,1mol/dm3; -log(γ±) = 0,5115*∣z+*z-∣*√(I)/(1+√(I)) = 0,5115*1*√(0,1)/(1 + √(0,1)) = 0,5115*0,3162/1,3162 = 0,12288;
γ± = 10^-0,12288 = 0,753; aktivita OH- z přidaného NaOH bude a(OH-) = 0,1*0,753 = 0,0753
Ks = x*(2*x +0,0753)^2 = x* (4x^2 + 0,1507*x + 0,00567) = 4x^3 + 0,1507*x^2 + 0,00567*x = 1,122*10^-11
4x^3 + 0,1507*x^2 + 0,00567*x - 1,122*10^-11 = 0 ; a(Mg++) = 1,98*10^-9 mol/dm3 (řešeno pomocí Řešitele v Excelu).
c(Mg(OH)2) = c(Mg++) = a(Mg++)/γ± = 1,98*10^-9/0,753 = 6,495*10^-8mol/dm3 Mg(OH)2
c: Za stejných předpokladů jako v b: i = 0,5*∑(ci*zi^2) = 0,5*(0,01*2^2 + 2*0,01*1) = 0,03 mol/dm3
-log(γ±) = 0,5115*∣z+*z-∣*√(I)/(1+√(I)) = 0,5115*2*0,1732/1,1732 = 0,151; γ± = 10^-0,151 = 0,706
a(Mg++) = 0,706*0,01 = 0,00706
Ks = (x+0,00706)*(2*x)^2 = 4*x^3 + 0,00706*4*x^2 = 4x^3 + 0,02825*x^2 => 4*x^3 + 0,02825*x^2 - 1,122*10^-11 = 0; x = 1,99*10^-5
c(Mg(OH)2) = x/γ± = 1,99*10^-5/0,706 = 2,82*10^-5 mol/dm3 Mg(OH)2 (opět Řešitel v excelu).
Jen pro jistotu: v částech b a c jsme jako x vypočetli aktivitu Mg++.
pH = pKa + log(cs/ca) kde cs je koncentrace soli a ca je koncentrace kyseliny. Máme kyselinu HA a její sůl se silnou zásadou MA. Protože iont M+ nehydrolyzuje, je vlastně sůl zdrojem konjugované zásady ke kyselině HA. Obě koncentrace se vztahují ke konečnému roztoku. Jeho objem je pro obě složky stejný, proto můžeme vztah poněkud upravit:
pH = pKa +log(ns/na).
Když nyní k roztoku pufru přidáme silnou zásadu, část kyseliny se tím převede na sůl, změní se poněkud poměr ns/na a tedy i pH. Mějme octanový pufr. c(octovky) = ca = 0,01mol/dm3;
cs = c(octan) = 0,01mol/dm3 V objemu 1 dm3 je tedy ns = 0,01mol octanu a 0,01mol CH3COOH.
Přídavkem 1dm3 vody se tento poměr nezmění a nezmění se tedy ani pH.
Nyní k 1dm3 tohoto pufru přidejme 100cm3 0,01M NaOH = 0,001mol NaOH. Tím převedeme stejné látkové množství kyseliny na sůl.
Původní pH = 4,75 + log(0,01/0,01) = 4,75; po přídavku ns = 0,011; na = 0,009mol
log(s/na) = log(0,011/0,009) = 0,087 a pH = 4,75 + 0,087 = 4,84.
Přidejme stejné množství NaOH do 1 dm3 čisté vody. c(OH-) = 0,001/1,1 = 0,000909;
pOH = -log(0,000909) = 3,04 a pH stouplo ze 7 na 10,96
Podobně přídavek silné kyseliny převede část soli na kyselinu. Tedy přídavek 0,001mol silné kyseliny změní poměr z 1 na 0,818 a pH ze 4,75 na 4,66.
Stejný vztah můžeme použít i pro zásady (báze):
pOH = pKb = log(cs/cb), třeba pro pufr NH4Cl/NH3.
Další nejasnosti?
pH = pKa + log(ns/na) = 4,75 + log(0,025/0,0866) = 4,21 je původní pH pufru. Přídavek kyseliny bude:
log(ns/na) = 4 - 4,75 = -0,75 => ns/na = 0,178; na = 0,025/0,178 = 0,14 mol
n(přid.) = 0,14-0,0866 = 0,054 mol => m(přid.) = 0,054*60,05 = 3,242g; V = 3,242/1,04 = 3,12cm3.
OK?