Beräkna pH vid titrering

sund20 skrev:

Jag har lite frågor angående titrering av bas och syra. 

Man har en HNO₃-lösning som titrand med volymen 30,0 cm³ och koncentrationen 0,100 mol dm^-3. Man titrerar den med NaOH-lösning med koncentrationen 0,200 mol dm^-3. Därefter ska man räkna ut pH för olika mängder NaOH tillsats. 

HNO₃ + NaOH --> NaNO₃ + H₂O 

Skriv reaktionsformeln utan åskådarjoner, så är det lättare att se vad som händer. Dessutom finns det inga HNO₃-molekyler eller NaOH-enheter i vattenlösningen!

1) Eftersom att jag ska beräkna pH så måste det ju bildas oxoniumjoner. Bildas de av att HNO₃ avger protoner, som först och främst tas upp av NaOH, men då det inte finns tillräckligt med NaOH så kan vattnet i HNO₃-lösningen agera bas och ta emot protonerna och då bildas H₃O⁺. Är det korrekt?

Nej, HNO3 är en stark syra, så den är fullständigt protolyserad i vattenlösning.

Och gäller det då bara när HNO₃ är i överskott, när det är tvärtom, så agerar vattnet som syra och avger protoner till NaOH? Så att det bildas OH^-.

Nej, NaOH är ett salt, och det löses upp i sina beståndsdelar (d v s joner) när man löser det i vatten. OH-jonen är den starka bas som hör ihop med vattenmolekylen. Det känns lite som fusk att framställa en basisk lösning genom att lösa upp ett salt i vatten, men det är så man gör - det finns inga (andra) lämpliga starka baser!

Hur skriver jag formlerna så att jag får med detta? Jag försökte göra den första här nedan, men den är ju ej balanserad och jag vet inte heller hur jag ska balansera det. 

HNO₃ + NaOH + H₂O --> NaNO₃ + H₂O + H₃O⁺

Skriv tre reaktiosformler - en för när den starka syran salpetersyra reagerar med vatten och protolyseras, en när saltet NaOH löses upp i vatten och en dör oxoniumjoner och hydroxidjoner reagerar med varandra och neutraliseras.

Och den andra formeln, alltså att NaOH är bas och H₂O syra vet jag inte heller hur jag ska skriva? 

se ovan

2) När man ska räkna ut pH har jag då räknat att substansmängden H₃O⁺ är lika med skillnaden mellan substansmängden HNO₃ och NaOH (för det är då det överskottet av HNO₃ som kan reagera med vatten) vilket funkade på flera uppgifter men jag fick problem när man skulle beräkna pH vid ekvivalenspunkten. Ekvivalenspunkten borde ju vara när substansmängden HNO₃ och NaOH är lika, vilket är vid substansmängden 0,003 mol. Då borde det inte bildas några H₃O⁺. Alltså blir ju koncentrationen H₃O⁺ = 0? Men pH ska ju vara 7 så detta är ju uppenbarligen inte rätt att tänka såhär. Så hur ska jag tänka? Hur räknar man ut substansmängden H₃O⁺?

Om man har tillsatt ekvivalenta mängder oxoniumjoner och hydroxidjoner så har man bara vatten när de har reagerat med varandra, så det finns lika många oxoniumjoner som hydroxidjoner i lösningen, och då vet du vilket pH det är, eller hur?

3) Sista frågan är att man ska räkna ut pH när det är mer NaOH än HNO₃. Är det meningen att man då istället ska räkna ut pOH först och därifrån räkna ut pH? För isåfall kan jag på det sättet få rätt svar, men jag vet inte om det är så det är tänkt att man ska göra. Går det att räkna ut H₃O⁺ koncentrationen istället? Och isåfall, var kommer de ifrån, med tanke på det jag skrev under 1), att det borde börja bildas OH^- istället (vilket det ju gör eftersom lösningen blir basisk, men pH är inte 14 så det måste ju forfarande finnas några H₃O⁺ molekyler?) 

Ja, du skall räkna ut pOH först. Koncentrationen av oxoniumjoner beräknar du genom att först räkna ut koncentrationen av hydroxidjoner, och sedan använda dig av vattnets autoprotolys  - du kommer väl ihåg att [H₃O⁺][OH^-] = 10^-14 (vid rumstemperatur)? Man vill kunna använda samma skala i hela pH-området, så därför räknar man om det till pH fastän det är basiskt.

Det finns alltid både oxoniumjoner och hydroxidjoner i en vattenlösning - om det finns fler oxoniumjoner än hydroxidjoner så är lösningen sur, om det finns fler hydroxidjoner än oxoniumjoner så är lösningen basisk, och om det finns precis lika många av varje är vattenlösningen neutral. Och det finns aldrig, aldrig aldrig några H₃O⁺-molekyler, som du skrev, för molekyler är alltid oladdade.

Smaragdalena skrev:

sund20 skrev:

Jag har lite frågor angående titrering av bas och syra. 

Man har en HNO₃-lösning som titrand med volymen 30,0 cm³ och koncentrationen 0,100 mol dm^-3. Man titrerar den med NaOH-lösning med koncentrationen 0,200 mol dm^-3. Därefter ska man räkna ut pH för olika mängder NaOH tillsats. 

HNO₃ + NaOH --> NaNO₃ + H₂O 

Skriv reaktionsformeln utan åskådarjoner, så är det lättare att se vad som händer. Dessutom finns det inga HNO₃-molekyler eller NaOH-enheter i vattenlösningen!

1) Eftersom att jag ska beräkna pH så måste det ju bildas oxoniumjoner. Bildas de av att HNO₃ avger protoner, som först och främst tas upp av NaOH, men då det inte finns tillräckligt med NaOH så kan vattnet i HNO₃-lösningen agera bas och ta emot protonerna och då bildas H₃O⁺. Är det korrekt?

Nej, HNO3 är en stark syra, så den är fullständigt protolyserad i vattenlösning.

Och gäller det då bara när HNO₃ är i överskott, när det är tvärtom, så agerar vattnet som syra och avger protoner till NaOH? Så att det bildas OH^-.

Nej, NaOH är ett salt, och det löses upp i sina beståndsdelar (d v s joner) när man löser det i vatten. OH-jonen är den starka bas som hör ihop med vattenmolekylen. Det känns lite som fusk att framställa en basisk lösning genom att lösa upp ett salt i vatten, men det är så man gör - det finns inga (andra) lämpliga starka baser!

Hur skriver jag formlerna så att jag får med detta? Jag försökte göra den första här nedan, men den är ju ej balanserad och jag vet inte heller hur jag ska balansera det. 

HNO₃ + NaOH + H₂O --> NaNO₃ + H₂O + H₃O⁺

Skriv tre reaktiosformler - en för när den starka syran salpetersyra reagerar med vatten och protolyseras, en när saltet NaOH löses upp i vatten och en dör oxoniumjoner och hydroxidjoner reagerar med varandra och neutraliseras.

Och den andra formeln, alltså att NaOH är bas och H₂O syra vet jag inte heller hur jag ska skriva? 

se ovan

2) När man ska räkna ut pH har jag då räknat att substansmängden H₃O⁺ är lika med skillnaden mellan substansmängden HNO₃ och NaOH (för det är då det överskottet av HNO₃ som kan reagera med vatten) vilket funkade på flera uppgifter men jag fick problem när man skulle beräkna pH vid ekvivalenspunkten. Ekvivalenspunkten borde ju vara när substansmängden HNO₃ och NaOH är lika, vilket är vid substansmängden 0,003 mol. Då borde det inte bildas några H₃O⁺. Alltså blir ju koncentrationen H₃O⁺ = 0? Men pH ska ju vara 7 så detta är ju uppenbarligen inte rätt att tänka såhär. Så hur ska jag tänka? Hur räknar man ut substansmängden H₃O⁺?

Om man har tillsatt ekvivalenta mängder oxoniumjoner och hydroxidjoner så har man bara vatten när de har reagerat med varandra, så det finns lika många oxoniumjoner som hydroxidjoner i lösningen, och då vet du vilket pH det är, eller hur?

3) Sista frågan är att man ska räkna ut pH när det är mer NaOH än HNO₃. Är det meningen att man då istället ska räkna ut pOH först och därifrån räkna ut pH? För isåfall kan jag på det sättet få rätt svar, men jag vet inte om det är så det är tänkt att man ska göra. Går det att räkna ut H₃O⁺ koncentrationen istället? Och isåfall, var kommer de ifrån, med tanke på det jag skrev under 1), att det borde börja bildas OH^- istället (vilket det ju gör eftersom lösningen blir basisk, men pH är inte 14 så det måste ju forfarande finnas några H₃O⁺ molekyler?) 

Ja, du skall räkna ut pOH först. Koncentrationen av oxoniumjoner beräknar du genom att först räkna ut koncentrationen av hydroxidjoner, och sedan använda dig av vattnets autoprotolys  - du kommer väl ihåg att [H₃O⁺][OH^-] = 10^-14 (vid rumstemperatur)? Man vill kunna använda samma skala i hela pH-området, så därför räknar man om det till pH fastän det är basiskt.

Det finns alltid både oxoniumjoner och hydroxidjoner i en vattenlösning - om det finns fler oxoniumjoner än hydroxidjoner så är lösningen sur, om det finns fler hydroxidjoner än oxoniumjoner så är lösningen basisk, och om det finns precis lika många av varje är vattenlösningen neutral. Och det finns aldrig, aldrig aldrig några H₃O⁺-molekyler, som du skrev, för molekyler är alltid oladdade.

Tack för svaret!!! 

Jag har fortfarande lite svårt att förstå vad exakt det är som händer vid titreringen. Om jag ska försöka skriva upp de tre reaktionsformlerna så blir det: 

HNO₃ + H₂O --> NO₃^- + H₃O⁺

NaOH + H₂O --> Na⁺ + OH^- + H₂O 

H₃O⁺ + OH^- --> 2 H₂O 

Om detta då är korrekt, så reagerar basen och syran med vattnet (och det är där H₃O⁺ och OH^- bildas, inte från reaktionen med varandra). Så för att då förstå vad det är som händer, kan man då säga att syran och basen reagerar ”först” med vattnet, och därefter kommer deras produkter (NO₃^- och Na⁺ samt H₃O⁺ och OH^-) reagera med varandra. Så det är inte reaktionen mellan basen och syran som bildar oxonium-och hydroxidjoner, m.a.o. syran avger inte protoner till basen, utan till vattnet (och tvärtom)? 

Är det alltid såhär? För när vi räknade på en reaktion med en stark syra men svag bas så verkade det som att syran avgav protoner till basen, som i sin tur avgav protoner till vatten så att det bildades oxoniumjoner. Är det olika pga att det är svag och stark bas eller är det jag skrev här ovanför fel? 

Jag förstår inte, om när man blandar en syra med en bas, om det avges protoner från syran till basen, eller om det är till vattnet? 

sund20 skrev:

Visa föregående citat

...

Tack för svaret!!! 

Jag har fortfarande lite svårt att förstå vad exakt det är som händer vid titreringen. Om jag ska försöka skriva upp de tre reaktionsformlerna så blir det: 

HNO₃ + H₂O --> NO₃^- + H₃O⁺

Korrekt. Syran HNO₃ reagerar med basen vatten.

NaOH + H₂O --> Na⁺ + OH^- + H₂O 

Vattenmolekylen skall bort på båda sidor. Ingen protolys sker - det var därför jag kallade det fusk i mitt förra inlägg.

H₃O⁺ + OH^- --> 2 H₂O 

Korrekt. Syran oxoniumjon reagerar med basen hydroxidjon

Om detta då är korrekt, så reagerar basen och syran med vattnet (och det är där H₃O⁺ och OH^- bildas, inte från reaktionen med varandra).

Korrekt. 

Så för att då förstå vad det är som händer, kan man då säga att syran och basen reagerar ”först” med vattnet,

Ja  så fort man löser syran respektive basen i vatten

och därefter kommer deras produkter (NO₃^- och Na⁺ samt H₃O⁺ och OH^-) reagera med varandra.

Natriumjonerna och nitratjonerna deltar inte i reaktionen, de är åskpdarjoner.

Så det är inte reaktionen mellan basen och syran som bildar oxonium-och hydroxidjoner, m.a.o. syran avger inte protoner till basen, utan till vattnet (och tvärtom)? 

vid neutralisarionen är det oxoniumjoner som reagerar med hydroxidjoner. 

Är det alltid såhär?

Ja, när det handlar om syrabasreaktioner i vattenlösning.

För när vi räknade på en reaktion med en stark syra men svag bas så verkade det som att syran avgav protoner till basen, som i sin tur avgav protoner till vatten så att det bildades oxoniumjoner. Är det olika pga att det är svag och stark bas eller är det jag skrev här ovanför fel? 

Det du skrev stämmer inte.

Jag förstår inte, om när man blandar en syra med en bas, om det avges protoner från syran till basen, eller om det är till vattnet? 

Om du löser en syra i vatten, fungerar vattnet som en bas och tar upp en vätejon. Om du löser en bas i vatten fungerar vattnet som en syra och avger en vätejon. 

Smaragdalena skrev:

sund20 skrev:

Visa föregående citat

...

Tack för svaret!!! 

Jag har fortfarande lite svårt att förstå vad exakt det är som händer vid titreringen. Om jag ska försöka skriva upp de tre reaktionsformlerna så blir det: 

HNO₃ + H₂O --> NO₃^- + H₃O⁺

Korrekt. Syran HNO₃ reagerar med basen vatten.

NaOH + H₂O --> Na⁺ + OH^- + H₂O 

Vattenmolekylen skall bort på båda sidor. Ingen protolys sker - det var därför jag kallade det fusk i mitt förra inlägg.

H₃O⁺ + OH^- --> 2 H₂O 

Korrekt. Syran oxoniumjon reagerar med basen hydroxidjon

Om detta då är korrekt, så reagerar basen och syran med vattnet (och det är där H₃O⁺ och OH^- bildas, inte från reaktionen med varandra).

Korrekt. 

Så för att då förstå vad det är som händer, kan man då säga att syran och basen reagerar ”först” med vattnet,

Ja  så fort man löser syran respektive basen i vatten

och därefter kommer deras produkter (NO₃^- och Na⁺ samt H₃O⁺ och OH^-) reagera med varandra.

Natriumjonerna och nitratjonerna deltar inte i reaktionen, de är åskpdarjoner.

Så det är inte reaktionen mellan basen och syran som bildar oxonium-och hydroxidjoner, m.a.o. syran avger inte protoner till basen, utan till vattnet (och tvärtom)? 

vid neutralisarionen är det oxoniumjoner som reagerar med hydroxidjoner. 

Är det alltid såhär?

Ja, när det handlar om syrabasreaktioner i vattenlösning.

För när vi räknade på en reaktion med en stark syra men svag bas så verkade det som att syran avgav protoner till basen, som i sin tur avgav protoner till vatten så att det bildades oxoniumjoner. Är det olika pga att det är svag och stark bas eller är det jag skrev här ovanför fel? 

Det du skrev stämmer inte.

Jag förstår inte, om när man blandar en syra med en bas, om det avges protoner från syran till basen, eller om det är till vattnet? 

Om du löser en syra i vatten, fungerar vattnet som en bas och tar upp en vätejon. Om du löser en bas i vatten fungerar vattnet som en syra och avger en vätejon. 

Tack så mycket, då är det lite klarare för min del! 

Bara en avslutande fråga angående det med stark syra + svag bas. Det som stod i mitt kompendium när vi laborerade med en stark syra och en svag bas så skrev de följande reaktion : 

B + H₃O⁺ --> BH⁺ + H₂O        

Där B är den svaga basen, och BH⁺ är den korresponderande syran, som då är stark (det var alltså en specifik bas men jag skriver den generellt här istället) 

Borde det inte vara vatten som avger protoner till den svaga basen? Eller varför skriver man här att H₃O⁺ avger protoner till basen? 

Jag vet inte om de har gjort såhär för att det ska vara enkelt att se, för frågan är att man ska beräkna pH vid ekvivalenspunkten för den starka syran och den svaga basen, vilket blir mindre än 7 eftersom att den korresponderande syran (BH⁺) är stark, så den avger protoner till vattnen och bildar oxoniumjoner. Så de har skrivit den reaktionen också: 

BH⁺ + H₂O ⇔ B + H₃O⁺ 

Vilket ju bara är den första reaktionen skriven baklänges, fast nu med jämviktspil istället? 

Hade det inte varit mer korrekt att skriva:

B + H₂O --> BH⁺ + OH^- 

BH⁺ + H₂O ⇔ B + H₃O⁺ 

Eller är det jag som gör fel?

(Vet dock inte om mina pilar är rätt för nu satte jag bara samma pilar som de skrev i kompendiet) 

sund20 skrev:

...

Tack så mycket, då är det lite klarare för min del! 

Bara en avslutande fråga angående det med stark syra + svag bas. Det som stod i mitt kompendium när vi laborerade med en stark syra och en svag bas så skrev de följande reaktion : 

B + H₃O⁺ --> BH⁺ + H₂O        

Där B är den svaga basen, och BH⁺ är den korresponderande syran, som då är stark (det var alltså en specifik bas men jag skriver den generellt här istället) 

Borde det inte vara vatten som avger protoner till den svaga basen? Eller varför skriver man här att H₃O⁺ avger protoner till basen? 

Det handlar om en vattenlösning av en svag bas. När man löser en svag bas i vatten, så reagerar en del av bas-molekylerna så att det bildas hydroxidjoner plus den korresponderande syran till basen (som inte är stark nog att kallas stark), så vattenlösningen innehåller vattenmolekyler, basmolekyler, hydroxidjoner, basens korresponderande syra samt lite, lite oxoniumjoner (bara så mycket att det stämmer med att [H₃O⁺][OH^-]=10^-14). Om man stör jämvikten genom att tillsätta oxoniumjoner, så kommer en del av oxoniumjonerna att reagera med basen, så att pH-sänkningen inte blir så stor som den hade blivit om man hade blivit om man hade tillsatt lika mycket oxoniumjoner till rent vatten - med andra ord, en vattenlösning av en svag syra är en buffertlösning.

Jag vet inte om de har gjort såhär för att det ska vara enkelt att se, för frågan är att man ska beräkna pH vid ekvivalenspunkten för den starka syran och den svaga basen, vilket blir mindre än 7 eftersom att den korresponderande syran (BH⁺) är stark, så den avger protoner till vattnen och bildar oxoniumjoner. Så de har skrivit den reaktionen också: 

BH⁺ + H₂O ⇔ B + H₃O⁺ 

Vilket ju bara är den första reaktionen skriven baklänges, fast nu med jämviktspil istället? 

BH⁺ är inte en stark syra, utan en svag syra. Reaktionen är densamma - det är ju samma jämviktssystem!

Hade det inte varit mer korrekt att skriva:

B + H₂O --> BH⁺ + OH^- 

Den reaktionen sker (delvis) när man löser upp en svag bas i vatten. Det skulle t ex kunna vara ammoniaklösning.

BH⁺ + H₂O ⇔ B + H₃O⁺ 

Denna reaktion sker (delvis) när man löser upp ett salt av den svaga basen i vatten, det skulle t ex kunna vara ammoniumklorid (salmiak) som ger en sur lösning.

Eller är det jag som gör fel?

(Vet dock inte om mina pilar är rätt för nu satte jag bara samma pilar som de skrev i kompendiet) 

Jag tycker att det borde vara jämviktspilar överallt, men det är inte det viktigaste!