pH i buffertlösning av oxalsyra och NaOH

Man bereder en buffert av att lösa upp 5,6g NaOH i 500mL 0,200M lösning av oxalsyra. Beräkna buffertlösningens pH.

Volymändringen vid tillsats av NaOH kan försummas. För oxalsyra, (COOH)2 är pKa1=1,25 och pKa2=4,27. pKw=14,00.

Detta är den enda uppgiften av det här slaget där både pKa1 och pka2 nämns. Jag har försökt använda Henderson Hasselbalch ekvationen $p H = p K_{a} + \log (\frac{[A^{-}]}{[H A]})$ men vet inte vilket pKa man ska använda? Genom googling har jag sett att om pKa skiljer sig med mer än 3 kan syran betraktas som enprotonig men vad innebär det? Jag har försökt räkna med endast ett av pKa-värdena men blir fel (facit: pH=4,09)

$n (N a O H) = \frac{m}{M} = \frac{5, 6 g}{40, 068 g / m o l} = 0, 139 . . . m o l [N a O H] = \frac{n}{V} = \frac{0, 139 . . . m o l}{0.5 L} = 0, 2795 . . . M F Ö R S Ö K M E D p K_{a 1} : p H = p K_{a} + \log (\frac{[N a O H]}{[(C O O H)_{2}]}) \approx 1, 40 F Ö R S Ö K M E D p K_{a 2} : p H = p K_{a} + \log (\frac{[N a O H]}{[(C O O H)_{2}]}) \approx 4, 42$

Hur beräknar man pH i buffert med tvåprotonig syra?

Jag skulle ha räknat den som enprotonig där du bara tar hänsyn till pKa1. Det innebär att oxalsyran i praktiken bara avger en vätejon (proton) per molekyl och bildar väteoxalatjoner. Hur många vätejoner som avges styrs av pKa1.

I teorin kan väteoxalatjonerna även avge ytterligare vätejoner och bilda oxalatjoner. Den här jämvikten beskrivs av pKa2. Däremot har man redan frigjort så många vätejoner från den första protolysen att jämvikten

väteoxalatjoner <-> vätejoner + oxalatjoner

ligger så pass förskjuten åt vänster att det lilla extra tillskottet av vätejoner från den jämvikten kan försummas. Då säger man att syran kan behandlas som enprotonig. Det klassiska exemplet på detta är en vattenlösning av svavelsyra, vilken innehåller många vätesulfatjoner men nästan inga sulfatjoner (där är skillnaden mycket större än 3 mellan de två pKa-värdena).

Teraeagle skrev:
Jag skulle ha räknat den som enprotonig där du bara tar hänsyn till pKa1. Det innebär att oxalsyran i praktiken bara avger en vätejon (proton) per molekyl och bildar väteoxalatjoner. Hur många vätejoner som avges styrs av pKa1.
I teorin kan väteoxalatjonerna även avge ytterligare vätejoner och bilda oxalatjoner. Den här jämvikten beskrivs av pKa2. Däremot har man redan frigjort så många vätejoner från den första protolysen att jämvikten
väteoxalatjoner <-> vätejoner + oxalatjoner
ligger så pass förskjuten åt vänster att det lilla extra tillskottet av vätejoner från den jämvikten kan försummas. Då säger man att syran kan behandlas som enprotonig. Det klassiska exemplet på detta är en vattenlösning av svavelsyra, vilken innehåller många vätesulfatjoner men nästan inga sulfatjoner (där är skillnaden mycket större än 3 mellan de två pKa-värdena).

Tack för svar! Jag har försökt räkna pH med endast $p K_{a 1}$ men det blir fel i facit.

$pH = {pK}_{a 1} + \log (\frac{[NaOH]}{[(COOH)_{2}]}) = 1.25 + \log (\frac{0.2795 . . . M}{0.200 M}) \approx 1.40$

Är det kanske något med koncentrationerna jag missförstått?

Hur många mol oxalsyra har man från början? Har du (ungefär) 50 % så många mol hydroxidjoner (i så fall hamnar du vid pKa1) eller ungefär 150% så många mol hydroxidjoner (i så fall hamnar du nära pKa2)?

Du har tänkt lite fel i beräkningen. [A-] står för koncentrationen av väteoxalatjoner, inte natriumhydroxid. För att ta reda på koncentrationen av väteoxalatjoner behöver du göra följande:

Bestämma hur många mol NaOH du har tillsatt (redan gjort) och hur många mol hydroxidjoner det motsvarar.
Bestämma hur många mol oxalsyra som finns i lösningen från början.
Skriva en balanserad reaktionsformel mellan oxalsyra och hydroxidjoner där det bildas väteoxalatjoner och vatten.
Kolla på ekvivalensförhållandet och se hur mycket väteoxalat som bildas och hur mycket oxalsyra som då finns kvar.

Smaragdalena skrev:
Hur många mol oxalsyra har man från början? Har du (ungefär) 50 % så många mol hydroxidjoner (i så fall hamnar du vid pKa1) eller ungefär 150% så många mol hydroxidjoner (i så fall hamnar du nära pKa2)?

Följ Smaragdalenas metod istället för min. Jag missade att kontrollera hur mycket NaOH man tillsätter och då tittade jag på fel pKa. (Det kommer du iofs att inse om du följer min lista eftersom substansmängderna inte går ihop)

Tusen tack för svar!

Jag tog upp uppgiften igen nu i morse och har kommit så här långt på ny metod:

$C_{2} O_{4} H_{2} (a q) + O H^{-} (a q) \to H_{2} O (l) + C_{2} O_{4} H^{-} (a q) N a O H m = 5.6 g M = 39.9969 g / m o l n = \frac{m}{M} = 0.1400108508 m o l (C O O H)_{2} V = 0.5 L C = 0.200 M n = C \times V = 0.1 m o l K o n c e n t r a t i o n e r e f t e r a t t v ä t e o x a l a t b i l d a t s (i n g e n o x a l s y r a k v a r ?) [C_{2} O_{4} H_{2}] = \frac{0.1400108508 - 0.1}{0.5} = 0.0800217016 M [C_{2} O_{4} H^{-}] = \frac{0.1400108508}{0.5} = 0.2800217016 M H e n d e r s o n H a s s e l b a l c h : p H = p K_{a 1} + \log (\frac{[C_{2} O_{4} H^{-}]}{[C_{2} O_{4} H_{2}]}) \approx 4.82 (f a c i t : 4.09) p H = p K_{a 2} + \log (\frac{[C_{2} O_{4} H^{-}]}{[C_{2} O_{4} H_{2}]}) \approx 1.80 (f a c i t : 4.09)$

Du kan räkna med att all oxalsyra har protolyserats. Använd t ex buffertformeln och pKa2.

Svara Avbryt

Visa senaste svar