I vilken lösning är pH-värdet lägst?

Alla lösningar har samma koncentration.

$N H_{4} C l N a_{3} P O_{4} K N O_{3} K H C O_{3} N a C l$

Ammoniumklorid kan jag räkna ut pH genom att ställa upp en jämviktsekvation.
Natriumklorid blir neutral.
Baskonstanten för nitratjonen hittar jag inte i mitt formelblad, antar den är väldigt svag? Kring neutralt skulle jag gissa?
Trinatriumfosfat och Kaliumvätekarbonat har jag ingen aning om eftersom jag inte har kunskapen om att ställa upp flera jämvikter mot varandra när dessutom vissa molekyler är amofolyter och tror ej heller det ingår i gymnasiekursen. Hur ska jag tänka här? Handlar det om att man kan borste från många av reaktionerna som sker eftersom många av syrorna/baserna är så pass svaga?

Man kan lösa uppgiften utan beräkningar. Salter med alkalimetaller och anjoner från starka syror (nitrater, klorider) saknar syrabasegenskaper. Anjoner från svaga syror (vätekarbonater, fosfater) ger basiska salter. Ammoniumjoner och metalljoner med små jonradier och hög laddning ger sura salter. Med de reglerna får du bara ett tveksamt fall, och då kan du jämföra pKa eller pKb för att se vilken lösning som får lägst pH.

Du tänker rätt i det mesta, men det finns bara en amfolyt du behöver fundera på, och det är vätekarbonatjonen.

Fosfatjonen är en ren bas. Sedan bildas det vätefosfatjoner, men för varje sådan bildas det också en OH-. Oavsett hur jämvikten ställer in sig kan det därför bara bli åt det basiska hållet.

För att hantera vätekarbonatjonen kan du titta på både dess syrakonstant och dess baskonstant och jämföra dem. Är den en starkare bas eller en starkare syra? När du vet det vet du om lösningen blir sur eller basisk.

Du behöver alltså inte räkna för att lösa den här uppgiften. Lista bara vilka som ger sur, basisk och neutral lösning så ser du svaret!

Nitratjonen borde vara en nästan lika dålig bas som kloridjonen. Kaliumnitrat borde vara neutralt.

Fosfatjonen kan bara fungera som en bas, inte som en syra (det finns ingen väteatom som kan lossna). Alltså borde du kunna dra någon vettig slutsats om ett salt av fosfatjon ger sur eller basisk lösning.

Ammoniumjonen är korresponderande syra till en ganska känd bas.

Det som är svårast att avgöra av de här salterna är kaliumvätekarbonat. Dår får man ta reda på pKa för båda de tänkbara reaktionerna och fortsätta därifrån.

Smaragdalena skrev :
Nitratjonen borde vara en nästan lika dålig bas som kloridjonen. Kaliumnitrat borde vara neutralt.
Fosfatjonen kan bara fungera som en bas, inte som en syra (det finns ingen väteatom som kan lossna). Alltså borde du kunna dra någon vettig slutsats om ett salt av fosfatjon ger sur eller basisk lösning.
Ammoniumjonen är korresponderande syra till en ganska känd bas.
Det som är svårast att avgöra av de här salterna är kaliumvätekarbonat. Dår får man ta reda på pKa för båda de tänkbara reaktionerna och fortsätta därifrån.

$N a_{3} P O_{4} + H_{2} O \Rightarrow 3 N a^{+} + P {O_{4}}^{3 -} P {O_{4}}^{3 -} + H_{2} O \Leftrightarrow H P {O_{4}}^{2 -} + O H^{-} H P {O_{4}}^{2 -} + H_{2} O \Leftrightarrow H_{2} P {O_{4}}^{-} + O H^{-}$

Jag kan alltså bortse från alla andra reaktioner som sker? Att enbart använda dessa fakta hade alltså givit mig ett ungefärligt svar?

Jag ser på mitt formelblad att Vätefosfat är en mycket dålig syra, steget är alltså inte ens lönt att räkna på?

$H_{2} P {O_{4}}^{-}$ är däremot en bättre syra än en bas. Och $H_{3} P O_{4}$ är en förhållandevis bra syra.

Förstår inte varför det är så självklart att vissa jämvikter bara kan strykas.

Om uppgiften är det som står i rubriken ska du bara ange vilken lösning som är surast. Som du ser på dina reaktioner med fosfaterna bildas bara hydroxidjoner, så du vet att lösningen blir basisk. Hur basisk den blir spelar ingen roll för uppgiften.

SvanteR skrev :
Du tänker rätt i det mesta, men det finns bara en amfolyt du behöver fundera på, och det är vätekarbonatjonen.
Fosfatjonen är en ren bas. Sedan bildas det vätefosfatjoner, men för varje sådan bildas det också en OH-. Oavsett hur jämvikten ställer in sig kan det därför bara bli åt det basiska hållet.
För att hantera vätekarbonatjonen kan du titta på både dess syrakonstant och dess baskonstant och jämföra dem. Är den en starkare bas eller en starkare syra? När du vet det vet du om lösningen blir sur eller basisk.
Du behöver alltså inte räkna för att lösa den här uppgiften. Lista bara vilka som ger sur, basisk och neutral lösning så ser du svaret!Vätekarbonatjonen är en något bättre bas än syra.

Följande reaktioner sker:

$H C {O_{3}}^{-} + H_{2} O \Leftrightarrow C {O_{3}}^{2 -} + H_{3} O^{+} H C {O_{3}}^{-} + H_{2} O \Leftrightarrow H_{2} C {O_{3}}^{-} + O H^{-} C {O_{3}}^{2 -} + H_{2} O \Leftrightarrow H C {O_{3}}^{-} + O H^{-} H_{2} C O_{3} + H_{2} O \Leftrightarrow H C {O_{3}}^{-} + H_{3} O^{+}$

Vätekarbonatjonen är en bättre bas än syra = fler hydroxidjoner.
Men sen finns ytterligare två steg som påverkar pH i lösningen.
Karbonatjonen är en relativt bra bas och kolsyra har ett pka på 6,38.
Så det går att lista ut att lösningen blir basisk, men det säger mig inget om vad pH ungefär kommer ligga kring.

Teraeagle skrev :
Om uppgiften är det som står i rubriken ska du bara ange vilken lösning som är surast. Som du ser på dina reaktioner med fosfaterna bildas bara hydroxidjoner, så du vet att lösningen blir basisk. Hur basisk den blir spelar ingen roll för uppgiften.

Exakt pH kan alltså inte räknas ut när man har flera jämvikter om man inte använder uppställningen du förklarade i den andra tråden?

Ursula2 skrev :
Teraeagle skrev :
Om uppgiften är det som står i rubriken ska du bara ange vilken lösning som är surast. Som du ser på dina reaktioner med fosfaterna bildas bara hydroxidjoner, så du vet att lösningen blir basisk. Hur basisk den blir spelar ingen roll för uppgiften.
Exakt pH kan alltså inte räknas ut när man har flera jämvikter om man inte använder uppställningen du förklarade i den andra tråden?

Det stämmer. Sen kan man komma tillräckligt nära för att vara nöjd om man gör några antaganden. När det kommer till vätekarbonaterna bör det räcka med att använda regeln "en svag syra bildar ett basiskt salt" för att ta reda på pH i KHCO3-lösningen. Vilken syra härstammar en vätekarbonatjon ifrån och är den stark eller svag? Annars kan du bara jämföra pKa och pKb för vätekarbonatjonen. Om pKb är mindre än pKa blir lösningen basisk och är pKa mindre än pKb blir lösningen sur.

Så man får rätt bra närmevärden av att enbart kolla på de "första" protolyserna. Protolyserna som händer längre ner i kedjan inverkar alltså inte på resultatet i jättehög grad?

Trinatriumfosfat löses upp i vatten:

T.ex. bara av att kolla på fosfatjonens protolys + att vätefosfatjonen är en bättre bas än syra inser man att lösningen kommer bli väldigt basisk och de andra stegen inte riktigt behövs såtillvida man inte vill veta exakt.

Kaliumvätekarbonat löses upp i vatten:

Men vätekarbonat är jag mer osäker på. Är "första steget" så avgörande att man direkt kan avgöra ungefärligt pH? Vätekarbonat är en bättre bas än syra, men inte med mycket.
Karbonatjonen är en bra bas och kolsyra en medelmåttig syra. Skulle gissa på något basisk?

Det stämmer! För att fosfatlösningen ska bli sur måste antingen natriumjonerna eller fosfatjonerna avge H+, men båda saknar ju H+ att avge. Sen kan vissa metalljoner ändå ge en sur lösning, men dit hör inte alkalimetallerna.

Och ja, regeln ”svag syra bildar basiskt salt” gäller alltid. Lösningen blir svagt basisk. Eftersom vätekarbonat är en ännu svagare syra än kolsyra skulle en lösning av kaliumkarbonat vara mer basisk än en lösning av kaliumvätekarbonat.

Edit: Inser nu att regeln med svaga syror inte alltid gäller för flerprotoniga syror, men den gäller alltid för svaga enprotoniga syror. Du kan däremot använda regeln om den flerprotoniga syran är väldigt svag, som för kolsyra. Om syran är ”halvstark”, med ett pKa runt 2 eller lägre måste den inte stämma. Är du osäker på vad som är svagt och ”halvstarkt” är det säkrast att jämföra pKa och pKb. Det är nog även ett bättre svar på t ex ett prov.

Tack!

Svara

Visa senaste svar