---

Et dumt spørgsmål er jeg bange for, men ikke desto mindre..

I Helge Myginds Kemi 2000 A-Niveau 1 står der at læse i et eksempel:

"Vi laver opløsning af 0,100 mol NH3 og 0,100 mol NH4Cl i noget vand
op til en 1 liter måle-streg. Da NH4+ og NH3 er svage protolyter kan
vi se bort fra deres reaktion med vand, og sætte deres aktuelle
koncentrationer til [NH4+] = [NH3] = 0,100 M. pKS for NH4+ slås op i
en tabel til 9,25. Opløsningens pH beregnes vha pufferligningen: pH =
9,25 + log[NH3] / log[NH4+] = 9,25 + log(1) = 9,25."

Mit spørgsmål er: Hvordan kan pH være andet end 7, når tilsyneladende
hverken syren eller basen har interageret med vandet? For det har det
vel ikke, når [S]=[B] ligesom ved tilsættelsen, og når han ligefrem
skriver, at "vi kan se bort fra deres reaktion med vand"?

Jeg ville sætte pris på et hint.

Venlig hilsen,
Jørgen

---

Jørgen Lassen <yorge9@hotmail.com> skrev:

> Et dumt spørgsmål er jeg bange for, men ikke desto mindre..
>
> I Helge Myginds Kemi 2000 A-Niveau 1 står der at læse i et eksempel:
>
> "Vi laver opløsning af 0,100 mol NH3 og 0,100 mol NH4Cl i noget vand
> op til en 1 liter måle-streg. Da NH4+ og NH3 er svage protolyter kan
> vi se bort fra deres reaktion med vand, og sætte deres aktuelle
> koncentrationer til [NH4+] = [NH3] = 0,100 M. pKS for NH4+ slås op i
> en tabel til 9,25. Opløsningens pH beregnes vha pufferligningen: pH =
> 9,25 + log[NH3] / log[NH4+] = 9,25 + log(1) = 9,25."
>
> Mit spørgsmål er: Hvordan kan pH være andet end 7, når tilsyneladende
> hverken syren eller basen har interageret med vandet?

Dit NH3 og NH4+ er vandige opløsninger.
Når du siger du ser bort fra NH3 og NH4+ reaktion med vand mener du nok
nærmere, at du ser bort fra vands autoprotolyse: H2O = H+ + OH-
Hvilket du ka gøre fordi H2O er en meget svag syre/base.

> For det har det
> vel ikke, når [S]=[B] ligesom ved tilsættelsen, og når han ligefrem
> skriver, at "vi kan se bort fra deres reaktion med vand"?
>
> Jeg ville sætte pris på et hint.

Det er kun hvis samme stofmængde stærk syre og stærk base reagerer, at
pH=7 opnås.

I dit ovenstående eksempel er pH bestemt af:

NH4+ = NH3 + H+ pKs=9,25
(og af
[NH4]+=[NH4+]0 samt [NH3]=[NH3]0 pga. den negligible reaktion.

Af ovenstående kan vi tilnærmet beregne [H+], hvor vi får:

Ks=[NH3]0*[H+]/[NH4+]0 => [H+]=Ks => pH=pKs som du selv rigtigt nok
kommer frem til ved hjælp af pufferligningen.

--
Morten http://miljokemi.dk

---

Jørgen Lassen skrev :
> Et dumt spørgsmål er jeg bange for, men ikke desto mindre..

Det er faktisk udmærket spørgsmål ...

> Mit spørgsmål er: Hvordan kan pH være andet end 7, når tilsyneladende
> hverken syren eller basen har interageret med vandet? For det har det
> vel ikke, når [S]=[B] ligesom ved tilsættelsen, og når han ligefrem
> skriver, at "vi kan se bort fra deres reaktion med vand"?

I selve udledningen af pufferligningen kan man godt antage, at de formelle
koncentrationer er lig med de aktuelle. Den omskrevne formel for ligevægten
er :

pH = pKs + log ([B]/[S]) = ca. pKs + log(cB/cS)

Hvis f.eks. kun 1% af hhv. syren og basen har reageret med vandet fås kun en
lille fejl for pH - specielt da der er en logaritmefunktion involveret.

Men den ene procent kan man ikke se bort fra, når f.eks. en syre opløses i
vand : S + H2O -> B + H3O+
Blot der er en lille mængde H3O+ tilstede, vil pH ændres meget i fht. 7.
Derfor er det afgørende for pufferens pH, om det er syren eller basen der er
stærkest (også selv om de begge er svage).


--
Hilsen
Regnar Simonsen

---

On Sat, 8 Mar 2003 18:53:37 +0100, "Regnar Simonsen"
<regnar.simo@image.dk> wrote:

>I selve udledningen af pufferligningen kan man godt antage, at de formelle
>koncentrationer er lig med de aktuelle. Den omskrevne formel for ligevægten
>er :
>
>pH = pKs + log ([B]/[S]) = ca. pKs + log(cB/cS)
>
>Hvis f.eks. kun 1% af hhv. syren og basen har reageret med vandet fås kun en
>lille fejl for pH - specielt da der er en logaritmefunktion involveret.

Det forstår jeg ikke helt. Hvor kommer den antagelse ind, at de
formelle koncentrationer er lig de aktuelle? Så vidt jeg kan se er
pufferligningen direkte udledt af definitionen af syrestyrken:
KS = [B]*[H3O+] / [S]
Her indgår kun aktuelle koncentrationer, så må man vel også forvente
at pufferligningen selv er gyldig, uden at have små 1%-størrelser i
baghovedet?

Venlig hilsen
Jørgen

---

Jørgen Lassen <yorge9@hotmail.com> skrev:

> Det forstår jeg ikke helt. Hvor kommer den antagelse ind, at de
> formelle koncentrationer er lig de aktuelle?

Det er svært at forklare, jeg har ihvertfald svært ved det men en
forklaring er, at reaktionsextenten er meget lille. Dvs. det kun er en
meget lille del NH4+, der omdannes til NH3 og omvendt. Dette ved man
når der er tale om svage syrer og baser. Dette kan du også se af den
beregnede brition koncentration, der er meget lille i forhold til
startkoncentrationerne af [NH4+] oh [NH3].

> Så vidt jeg kan se er
> pufferligningen direkte udledt af definitionen af syrestyrken:
> KS = [B]*[H3O+] / [S]
> Her indgår kun aktuelle koncentrationer, så må man vel også forvente
> at pufferligningen selv er gyldig, uden at have små 1%-størrelser i
> baghovedet?

Pufferligningen er en tilnærmelse, hvis vi skulle lave beregningen på
den opløsning som du nævner mere formelt korrekt (dog uden at tage
hensyn til ionstyrke) ville man skulle bruge følgende, halvbesværlige,
metode:

Totalkoncentration: Ct=[NH4+]0+[NH3]0=[NH4+]+[NH3]=0,1+0,1=0,2

Elektroneutralitet: [H+]+[NH4+]=[Cl-]+[OH-]
(Vi får jo ikke stød når vi rører opløsningen derfor må ovenstående
gælde)

Ks=[NH3][H+]/[NH4+] => [NH4+]=Ct*[H+]/([H+]+Ks)

Ved indsættelse i elektroneutralitetsudtrykket fås:

Ct*[H+]/([H+]+Ks)+[H+]=[Cl-]+Kw/[H+]

Denne ligning kan løses for [H+] og man får [H+]=5,62e-10 => pH=9,25



--
Morten http://miljokemi.dk

---

Jørgen Lassen :
> Det forstår jeg ikke helt. Hvor kommer den antagelse ind, at de
> formelle koncentrationer er lig de aktuelle?

Det ligger i selve definitionen af en puffer : En svag syre + dens
korresponderende base (strengt taget behøver basen ikke at være
korresponderende, men det er nemmest at udregne pH, hvis det er tilfældet -
f.eks. gælder NH4+ + NH3 -> NH3 + NH4+, der er således ingen
forstyrrende processer mellem den svage syre og den svage base)


> Så vidt jeg kan se er pufferligningen direkte udledt af definitionen af
syrestyrken:
> KS = [B]*[H3O+] / [S]
> Her indgår kun aktuelle koncentrationer, så må man vel også forvente
> at pufferligningen selv er gyldig, uden at have små 1%-størrelser i
> baghovedet?

Nej, kun den tilnærmede ligning kaldes en pufferligning : pH = pKs +
log(cB/cS)

Den omskrevne ligevægts lov er : pH = pKs + log ([B]/[S])

Et lille eksempel (arbitrære tal) :

Syrekoncentrationer : cS = 0,50 M [S] = 0,48 M pKs = 4,5
Basekoncentrationer : cB = 0,80 M [B] = 0,79 M pKb = 9,5

Pufferligningen giver : pH = 4,70
Den omskrevne ligevægtslov giver : pH = 4,72 - logaritmefunktionen
sikrer, at forskellen er lille, selv der er en vis ændring i brøken.

pH er under 7, da den svage syre reagerer med vand : S + H2O -> B + H3O+

Hvis man f.eks. kun havde, at 0,02M af syrens formelle koncentration på
0,50M reagerede ville man få at :
[H3O+] = 0,02M og dermed at pH = -log[H3O+] = -log0,02 = 1,70
At pH så i en puffer ikke er helt så lav, skyldes den tilstedeværende base
(og at hvis pKs = 4,5 vil omdannelsen i virkeligheden være væsentlig mindre
end 0,02M)


--
Hilsen
Regnar Simonsen