Opetus.tv PRO
Opetus.tv
Happo-emästasapainon sovelluksia
Puskuriliuokset
- liuos, jonka pH ei merkittävästi muutu pienistä happo- tai emäslisäyksistä
- koostuu
heikosta haposta ja sen vastinemäksestä
heikosta emäksestä ja sen vastinhaposta
- liuos sisältää aina sekä happona että emäksenä toimivia hiukkasia!
- liuoksen puskurikapasiteetti on mahdollisimman hyvä, jos liuos sisältää lähes yhtä suuret määrät heikkoa happoa/emästä ja sen vastinemästä/happoa
liuos vastustaa pH-muutoksia parhaiten
\rightarrow
→
Puskuriliuoksen valmistaminen
Liuotetaan veteen heikkoa happoa ja sen vastinemästä sisältävää suolaa.
Liuotetaan veteen heikkoa emästä ja sen vastinhappoa sisältävää suolaa.
Neutraloidaan heikon hapon vesiliuosta vahvalla emäksellä niin, että puolet happoliuoksesta neutraloituu.
2\text{ }HA(aq)+NaOH(aq) \rightarrow HA(aq)+NaA(aq)+H_2O(aq)
2 HA(aq)+NaOH(aq)→HA(aq)+NaA(aq)+H2O(aq)
happo
vastinemäs
c(HA)=c(A^-)
c(HA)=c(A−)
Neutraloidaan heikon emäkset vesiliuosta vahvalla hapolla niin, että puolet emäsliuoksesta neutraloituu.
1.
1.
2.
2.
Puskuriliuoksen pH:n laskeminen
- tasapainoreaktio
taulukko
\rightarrow
→
HA(aq)+H_2O(aq)
HA(aq)+H2O(aq)
H_3O^+(aq)+A^-(aq)
H3O+(aq)+A−(aq)
c(HA)
c(HA)
c(A^-)
c(A−)
0
0
-x
−x
+x
+x
+x
+x
c(HA)
c(HA)
-x
−x
c(A^-)
c(A−)
+x
+x
x
x
c_a
ca
\Delta
Δ
c_{tp}
ctp
- jatketaan samalla tavalla kuin jos laskettaisiin heikon hapon pH:ta
Henderson-Hasselbalch
- käytetään silloin, kun voidaan olettaa, että konsentraation muutokset ovat huomattavan pieniä
- approksimoidaan
\text{pH}=\text{pK}_a+\lg \frac{[A^-]}{[HA]}
pH=pKa+lg[HA][A−]
[HA]\approx c(HA)
[HA]≈c(HA)
[A^-]\approx c(A^-)
[A−]≈c(A−)
ja
x<< c(HA)
x<<c(HA)
x<< c(A^-)
x<<c(A−)
ja
- approksimointi on aina tarkistettava laskun lopuksi!
Suolaliuokset ja niiden pH
Suolan vesiliukoisuuteen vaikuttaa
- lämpötila
- suolan ionihilan sidosten vahvuus
- hyvin liukenee suurikokoinen ioni pienellä varauksella (+1/-1)
- liuenneiden ionien hydratoituminen
- niukkaliukoisia (liukoisuus alle 1 g/l) ovat pienikokoiset ionit, joilla on suuri varaus
- ionit muuttuvat akvaioneiksi eli hydraateiksi
ioni-dipolisidokset
Suolaliuoksen pH
happo
+
emäs
suola
vesi
Neutraloitumisreaktiossa muodostuvan liuoksen pH riippuu siitä, onko suolalla happo- tai emäsluonnetta.
+
\rightarrow
→
Happoluonne: ioni pystyy luovuttamaan protonin
K_a(HA)>K_a(H_2O)
Ka(HA)>Ka(H2O)
Emäsluonne: ioni pystyy vastaanottamaan protonin
K_b(B)>K_b(H_2O)
Kb(B)>Kb(H2O)
pH laskee
pH nousee
\rightarrow
→
\rightarrow
→
Jos suolalla on sekä happo- että emäsluonnetta, tutkitaan, kumpi ominaisuuksista on voimakkaampi.
Titraus
- hyödynnetään neutraloitumisreaktiota
- analyysimenetelmä
- neutraloitumisreaktio on tapahtunut täydellisesti ekvivalenttipisteessä
- ekvivalenttipiste todetaan pH-mittarilla tai indikaattoriliuoksella
- piirretään titrauskäyrä
laskut lasketaan käyrän avulla
\rightarrow
→
HCl(aq)+NaOH(aq)\rightarrow NaCl(aq) + H_2O(l)
HCl(aq)+NaOH(aq)→NaCl(aq)+H2O(l)
Vahvan hapon titraus vahvalla emäksellä
pH muuttuu hitaasti
pH muuttuu hitaasti
pH muuttuu nopeasti
pH = 7
n(HCl) = n(NaOH)
Ekvivalenttipisteessä
Heikon hapon titraus vahvalla emäksellä
CH_3COOH(aq)+NaOH(aq)\rightarrow CH_3COONa(aq)+H_2O(l)
CH3COOH(aq)+NaOH(aq)→CH3COONa(aq)+H2O(l)
puskuriliuos
\text{pH}=\text{pK}_a
pH=pKa
muodostuvalla suolalla on emäsluonnetta
\text{pH}>7
pH>7
pH muuttuu hitaasti
pH muuttuu nopeasti
pH muuttuu vain vähän
alku-pH on korkeampi kuin samanväkevyisellä vahvalla hapolla
heikko happo
\rightarrow
→
n(CH_3COOH)=n(CH_3COO^-)
n(CH3COOH)=n(CH3COO−)
n(CH_3COOH)=n(NaOH)
n(CH3COOH)=n(NaOH)
KE5/4 - Happo-emästasapainon sovelluksia
By Opetus.tv
