Ändra pH i fosforsyra för att producera H2PO4-
Hej! Jag planerar inför ett gymnasiearbete. En av sakerna jag vill göra är att framställa en fosforsyralösning där allt H3PO4 protolyseras till H2PO4-, men inte längre än så.
På Wikipedia läste jag följande:
Vad jag förstår kan man selektivt välja fram H2PO4- genom att ändra pH till 4,7. Min fråga är, hur ändrar man pH-värdet? Jag sitter och funderar men blir bara förvirrad. Jag är inte riktigt van vid konceptet pH-värden påverkar en syrabasreaktion. Vanligtvis brukar det vara tvärtom, att syrabasreaktionen orsakar ett visst pH-värde.
Det går inte att få exakt 100% divätefosfat eftersom det finns en jämvikt mellan alla former av fosfat. Men vid vissa pH-värden har man maximal mängd divätefosfat och då är övriga former försumbara:
Det man vill göra är alltså att justera pH till ungefär 5. Om man utgår från fosforsyra är pH troligen betydligt lägre än så. Då kan du tillsätta en stark bas, t.ex. natriumhydroxid tills pH-värdet blir 5. Då har du i princip en vattenlösning av natriumdivätefosfat.
Teraeagle skrev:Det går inte att få exakt 100% divätefosfat eftersom det finns en jämvikt mellan alla former av fosfat. Men vid vissa pH-värden har man maximal mängd divätefosfat och då är övriga former försumbara:
Det man vill göra är alltså att justera pH till ungefär 5. Om man utgår från fosforsyra är pH troligen betydligt lägre än så. Då kan du tillsätta en stark bas, t.ex. natriumhydroxid tills pH-värdet blir 5. Då har du i princip en vattenlösning av natriumdivätefosfat.
Kommer inte neutralisation ske mellan bas + syra?
Natriumhydroxiden kommer att neutralisera fosforsyran så att det bildas natriumdivätefosfat. Låter man det pågå till pH har nått ca 4,7 så har man enligt diagrammet en lösning som nästan enbart betsår av natriumdivätefosfat och inga andra former av fosfat.
Självklart. Tack för hjälpen!
En sista fråga, kan man inte i stället späda ut syran med destillerat vatten för att höja pH? Jag vill helst att de lösta ämnena ska vara till 100 % fosfat.
Har du räknat på hur mycket du behöver späda ut syran i så fall? Det är troligen väldigt mycket. Om du späder fosforsyra till pH 4,7 kommer det framför allt att finnas fosforsyramolekyler i lösningen, inte divätefosfat som du skrev tidigare att du ville ha. Vad menar du med att du vill ha 100% fosfat? Menar du fosfatjoner, PO43-?
Jag har inte kommit så långt att jag börjat räkna på det. Just nu håller jag mest på med att utforska mina möjligheter.
Enligt diagrammet som du bifogade så kommer väl lösningen främst bestå av divätefosfat om pH är 4,7? Kan man inte åstadkomma detta pH genom att späda ut med destillerat vatten? Men du säger att då kommer det framför allt att finnas fosforsyramolekyler i lösningen
När jag skriver fosfat menar jag divätefosfatjon, vätefosfatjon, eller fosfatjon. Min poäng var att jag ville bara ha en lösning av fosforsyra, d.v.s. inga andra salter eller liknande.
Du ska tolka diagrammet som att man utgår från t.ex. 1 mol/dm3 fosforsyra där man successivt höjer pH genom att tillsätta en bas, men utan att ändra volymen. Om man späder lösningen så gäller inte diagrammet längre.
Man kan göra som du säger och späda fosforsyra till pH 4,7. Jämviktsekvationen för det blir:
där x motsvarar den totala koncentrationen av fosforsyra, vilket i detta fall ger att x = 2*10-5 mol/dm3. Om du utgår från 0,01 mol när du bereder lösningen (motsvarar ca 0,98 gram) så måste du späda det med 500 liter vatten för att nå pH 4,7 vilket blir svårt att göra praktiskt sett.
Tack.
Vad ska du använda lösningen till?
Jag har tänkt mig att undersöka hur bra divätefosfatjonerna kan adsorberas till Fe3O4-partiklar, vilket kanske kan ha nytta i vattenrening.
Okej! Men i så fall är det ju ganska viktigt att du har just divätefosfatjoner i lösningen också. Om du bara späder fosforsyra så kommer den species som dominerar vid pH 4,7 fortfarande att vara fosforsyramolekyler om du använder den metoden. Om du istället tillsätter en bas till fosforsyra och justerar pH till 4,7 så kommer du att ha en lösning där den dominerande specien är divätefosfatjonen. Dessutom kan du göra den lösningen mer koncentrerad.
Jag förstod det :) Tyckte själv det lät orimligt att man kunde ändra species bara genom utspädning, det var därför jag frågade.
Jag får pudla direkt... Det är faktiskt så att en större andel av fosforsyramolekylerna har genomgått protolys vid lägre koncentrationer. Vid pH 4,7 är det divätefosfatjonerna som dominerar även om man bara späder ut fosforsyran med vatten. Vid högre koncentrationer är det fosforsyramolekylen som dominerar. Men den totala koncentrationen är ju bara dryga 20 mikromol/liter vid pH 4,7 så den totala mängden av divätefosfatjoner blir ändå väldigt liten med en sådan metod.
Jasså! Det trodde jag inte. Men det blir nog för lite som du säger, så jag får nog göra den andra metoden.
