Beräkna pH i buffertlösning

Välkommen till Pluggakuten!

Hur har du tänkt själv? Det står i Pluggakutens regler att du skall visa hur du har försökt och hur långt du har kommit  /moderator

Vilken är koncentrationen av vätekarbonatjoner respektive karbonatjoner om det inte hade skett någon protolys?

Ja jag har kommit fram till detta.

Na2CO3 + 2H2O --> 2NaOH + H2CO3

NaHCO3 + H2O --> NaOH + H2CO3

C(NaHCO3) = 0,1190377 mol/dm3

C(Na2CO3) = 0,09434852 mol/dm3

Men vilken koncentration ska jag använda för att räkna ut pH-värdet för bufferlösningen?

Vilket värde har syrakonstanten för jämvikten mellan vätekarbonatjoner och karbonatjoner? Hur ser uttrycket för syrakonstanten ut?

Det är inte så lätt att veta om jämvikten kommer att förskjutas åt höger eller vänster, så det enklaste är att gissa att den går åt t ex höger, d v s att det bildas mer oxoniumjoner vid protolysen. I så fall finns det 0,119-x mol vätekarbonatjoner och 0,094+x mol karbonatjoner, om man räknar på 1 liter lösning. Sätt in de koncentrationerna i uttrycket för jämviktskonstanten och räkna fram x. Om x är negativt betyder det bara att vår ursprungliga gissning att reaktionen går åt höger var fel.

Ka= ([H2CO3] [NaOH]^2) / [Na2CO3]

Ka= ((0,119-x)*(NaOH^2)) / (0,094+x)

Jag vet nu C (H2CO3) = 0,119 mol/dm3. Och C(Na2CO3). Det finns ingen information om koncentrationen för NaOH eller vad syrakonstanten är. 

Eller är det formeln som är fel?

Formeln för Ka är  fel. Den skall bara innehålla koncentrationerna för karbonatjoner och oxoniumjoner (i täljaren) respektive vätekarbonatjoner (i nämnaren). 

Använd gärna formelskrivaren (som ser ut som ett rotenur-tecken och finns näst längst till höger i överkanten av inskrivnigsrutan) för att skriva läsliga formler, eller skriv på ett papper och ladda upp en bild.

Ka=$\frac{\left[CO{3}^{2-}\right]\left[H3O^{+}\right]}{\left[H2CO3\right]}$

Detta är det nya men jag vet fortfarande inte syrakonstanten eller koncentration för $CO{3}^{2- }eller H3O^{+}$. Det enda jag vet är koncentrationen för H2CO3

Nej, det är fortfarande inte rätt uttryck från Ka. Koncentrationen för kolsyra skall inte vara med. Uttycket för Ka (för vätekarbonatjon) skall bara innehålla koncentrationerna för karbonatjoner och oxoniumjoner (i täljaren) respektive vätekarbonatjoner (i nämnaren). 

Det går inte att lösa uppgiften om man inte vet Ka (eller pKa, så att man kan beräkna Ka) för vätekarbonatjon. Om det inte står i uppgiften, så står det säkert i din formelsamling.

 Det enda jag vet är koncentrationen för H2CO3

Hur vet du koncentrationen för kolsyra? Jag vet den inte, men den borde vara väldigt, väldigt låg. Koncentrationen för karbonatjoner respektive vätekarbonater har jag skrivit tidigare. Koncentrationen för oxoniumjoner är x. Om x blir negativt räknar vi med baskonstanten istället.

Tack!

Nu har jag räknat ut att syrakonstanten var negativ och ska räkna på baskonstanten istället.

Är formeln för baskonstanten $HCO{3}^{-}+H2O \to O{H}^{-}+H2CO3$?

Hur vet jag koncentrationen av H2CO3 då? 

Är koncentrationen för H2CO3 0,119+x då?

Nej (gäller båda frågorna). 

Om du skall ta fram jämviktskonstanten Kb för vätekarbonatjon/karbonatjon så skall inte koncentrationen för kolsyra vara med alls.  Börja med att skriva upp jämviktsreaktionen - karbonatjon reagerar med vatten så att det bildas hydroxidjon och vätekarbonatjon.