pK-värdet relaterat till pH-värdet
Jag har fastnat på det här med att pKa-värdet motsvarar det värde då syran dissocierat till 50 %.
Detta innebär alltså att pKa-värdet är oberoende av syrans koncentration då det är förhållandet mellan syran och den korresponderande basen som utgör värdet för Ka, eller?
Om jag har 0,1 M av ättiksyra och jag vet att Ka för ättiksyra är 1,8 * 10-5 så är det bara 1,3 % av ättiksyramolekylerna protolyserade. Hur gör jag om jag vill att 50 % ska vara protolyserade?
Ska jag ta en lösning med 1,8 * 10-5 M ättiksyra eftersom jag vet att pKa-värdet = pH-värdet när syran dissocierat till 50 %?
Vi får räkna på det! Om vi löser upp ättiksyra i vatten så vet vi att [H+] = [Ac-]. När pH = pKa gäller det att [HAc] = [Ac-]. Det gäller alltså att alla tre koncentrationerna är lika och lika med Ka. Men då måste man ha löst upp dubbelt så stor substansmängd ättiksyra, så man behöver blanda 3,6.10-5 mol ättiksyra i 1 liter vatten för att det skall vara lagom mycket ättiksyra kvar när lagom mycket har reagerat och blivit acetatjoner och oxoniumjoner.
Det är någonting som jag fortfarande inte har förstått men jag har inte riktigt kommit underfund med vad det är hehe. Jag hoppas det går att följa mitt resonemang nedan.
Ka för ättiksyra är 1,8 * 10-5. För en lösning av 0,1 M ättiksyra finns 1,3 * 10-3 M H3O+. Detta ger en protolysgrad på 1,3 % (1,3 * 10-3 / 0,1) M.
Nu till frågan: Är inte hela poängen med Ka-värdet att protolysgraden ska vara 50 % när man använder det? Jag har fortfarande svårt att förstå den här definitionen att "pKa-värdet motsvarar det värde då syran dissocierat till 50 %".
Pka-värdet är ju olika för olika syror vilket bör innebära att de protolyseras olika mycket, eller? Om man alltid utgår från 50 % bör väl värdet bli detsamma för alla syror?
Eugenol skrev:Det är någonting som jag fortfarande inte har förstått men jag har inte riktigt kommit underfund med vad det är hehe. Jag hoppas det går att följa mitt resonemang nedan.
Ka för ättiksyra är 1,8 * 10-5. För en lösning av 0,1 M ättiksyra finns 1,3 * 10-3 M H3O+. Detta ger en protolysgrad på 1,3 % (1,3 * 10-3 / 0,1) M.
Nu till frågan: Är inte hela poängen med Ka-värdet att protolysgraden ska vara 50 % när man använder det? Jag har fortfarande svårt att förstå den här definitionen att "pKa-värdet motsvarar det värde då syran dissocierat till 50 %".
Enligt engelska Wikipedia är pKa för ättiksyra 4.756. Det betyder att om pH är lägre än så, är mer än hälften av alla ättiksyramolekyler i syraform. Om pH är högre, är mer än hälften av molekylerna protolyserade.
Pka-värdet är ju olika för olika syror vilket bör innebära att de protolyseras olika mycket, eller? Om man alltid utgår från 50 % bör väl värdet bli detsamma för alla syror?
Nej, olika syror är protolyserade till 50 % vid olika pH-värden. Den svaga syran ammoniumjon är protolyserad till 50 % vid pH = 9,2 om jag minns rätt.
Smaragdalena skrev:
Enligt engelska Wikipedia är pKa för ättiksyra 4.756. Det betyder att om pH är lägre än så, är mer än hälften av alla ättiksyramolekyler i syraform. Om pH är högre, är mer än hälften av molekylerna protolyserade.
Ok! Detta är jag med på.
Nej, olika syror är protolyserade till 50 % vid olika pH-värden. Den svaga syran ammoniumjon är protolyserad till 50 % vid pH = 9,2 om jag minns rätt.
Så för tabellvärden när det gäller svaga syrors pKa-värden gör man följande:
Låter lösningen av syran gå till jämvikt, mäter pH-värdet och löser jämviktsekvationen?
Det är just här skon klämmer: Hur kan man veta att pKa-värdet motsvarar pH-värdet då syran dissocierat till 50%? Är det på grund av att jämvikt råder vid pH-mätningen?
Man har definierat begreppet pKa-värde så att det är lika med pH-värdet när koncentrationen av syra- och basform är lika.
Om man gjorde en "vanlig" jämviktskonstant för en syra som reagerar med vatten skulle det bli men koncentrationen av vatten är så stor (cirka 55 mol/dm^3) jämfört med de andra koncentrationerna så att man fuskar lite och säger att den koncentrationen är konstant och bakar in den i konstanten, som får heta Ka i stället för bara K. Vi har alltså att så om koncentrationen av syraformen är lika med koncentrationen av basformen så är Ka = vätejonkoncentrationen.
Tusen tack!
Jag läste lite om Henderson-Hasselback-ekvationen. Den beskriver också det här vad jag förstod.
Nu har jag ytterligare en fråga.
Förhållandet [HA] = [A-] gäller väl alltid oavsett om syran har dissocierat till 50 % eller 30 %? Förhållandet är ju alltid 1/1 mellan syraformen och basformen om jag har syran i en lösning, eller?
Alltså: Om man har 100 molekyler av en syra och låter 30 av dessa dissociera så blir väl förhållandet 30/30 (alltså 1/1) mellan syraformen och basformen? Då gäller ju förhållandet [HA] = [A-] utan att 50 % har dissocierats.
Jag kanske har misstolkat hela begreppet på svenska. På engelska står det: When the pH is equal to the pKa of an acid, the concentration of the conjugate base and of the conjugate acid is equal, meaning tat there is a 50 % proportion of conjugate base, and a 50 % proportion of conjugate acid.
Det där är ju inte samma sak som att "syran är dissocierad till 50 %", eller?
Eugenol skrev:Nu har jag ytterligare en fråga.
Förhållandet [HA] = [A-] gäller väl alltid oavsett om syran har dissocierat till 50 % eller 30 %? Förhållandet är ju alltid 1/1 mellan syraformen och basformen om jag har syran i en lösning, eller?
Nej, bara om pH = pKa.
Alltså: Om man har 100 molekyler av en syra och låter 30 av dessa dissociera så blir väl förhållandet 30/30 (alltså 1/1) mellan syraformen och basformen? Då gäller ju förhållandet [HA] = [A-] utan att 50 % har dissocierats.
Nej, förhållandet blir 70/30.
Jag kanske har misstolkat hela begreppet på svenska. På engelska står det: When the pH is equal to the pKa of an acid, the concentration of the conjugate base and of the conjugate acid is equal, meaning tat there is a 50 % proportion of conjugate base, and a 50 % proportion of conjugate acid.
Det där är ju inte samma sak som att "syran är dissocierad till 50 %", eller?
Jo - vad menar du att det skulle betyda istället?
Det som kan krångla till det lite är om man har en flerprotonig syra, så kan det finnas av alla tre (eller ännu flera) varianterna samtidigt, men man kan för det mesta försumma alla utom två, vilket pH det än är, undantaget skulle vara om skillnaden i pKa-värden för två protolyssteg ligger närmare än typ 1 pH-enhet, och jag tror inte att det finns några sådana syror. Jag tror alltså inte att detta kan bli ett problem.
Smaragdalena skrev:Eugenol skrev:Nu har jag ytterligare en fråga.
Förhållandet [HA] = [A-] gäller väl alltid oavsett om syran har dissocierat till 50 % eller 30 %? Förhållandet är ju alltid 1/1 mellan syraformen och basformen om jag har syran i en lösning, eller?
Nej, bara om pH = pKa.
Ja, så klart! Jag tänker helt fel. Glöm det men tack ändå.
Alltså: Om man har 100 molekyler av en syra och låter 30 av dessa dissociera så blir väl förhållandet 30/30 (alltså 1/1) mellan syraformen och basformen? Då gäller ju förhållandet [HA] = [A-] utan att 50 % har dissocierats.
Nej, förhållandet blir 70/30.
Samma här. Jag tänkte helt fel.
Jag kanske har misstolkat hela begreppet på svenska. På engelska står det: When the pH is equal to the pKa of an acid, the concentration of the conjugate base and of the conjugate acid is equal, meaning tat there is a 50 % proportion of conjugate base, and a 50 % proportion of conjugate acid.
Det där är ju inte samma sak som att "syran är dissocierad till 50 %", eller?
Jo - vad menar du att det skulle betyda istället?
Det som kan krångla till det lite är om man har en flerprotonig syra, så kan det finnas av alla tre (eller ännu flera) varianterna samtidigt, men man kan för det mesta försumma alla utom två, vilket pH det än är, undantaget skulle vara om skillnaden i pKa-värden för två protolyssteg ligger närmare än typ 1 pH-enhet, och jag tror inte att det finns några sådana syror. Jag tror alltså inte att detta kan bli ett problem.
Samma här och samma fel av mig. Tack för upplysningen!
Nu ytterligare en fråga:
Hur har man bestämd tabellvärden för Ka? Är det titrering som gäller då eller? Jag menar, det går ju ganska lätt att räkna ut Ka-värden förutsatt att pH-värde och koncentrationen är känd.
Man kan t ex titrera sin syra med en stark bas, t ex Na OH. Mäta pH medan man titrerar, rita titrerkurva, läsa av pH när tillsatsen av bas är hälften av den mängd bas som motsvarar ekvivalenspunkten. Då är ju koncentrationerna av syraformen och basformen lika.
Hej Smaragadelan (igen)!
Här kommer en annan fundering på området.
När pH = pKa då gäller [HA] = [A-] - ok, men vad är det egentligen som gör att pH kan variera? Definitionen av pH är ju antalet "fria" vätejoner i lösningen. Jag förstår att olika syror dissocierar olika mycket beroende på styrka men när [HA] = [A-] har alltid alla syror dissocierat exakt lika mycket, eller? Det bör väl ge samma pH-värde förutsatt att vi använder samma koncentration för syrorna (?).
Hur mycket en syra dissocieras beror inte bar på vilken syra det är, utan även på syrans koncentration. Vi kan t ex beräkna pH i ättiksyralösningar där man har löst 1, 0,1 respektive 0,01 mol HAc i 1 liter lösning, pKa = 4.756 så Ka = 1,75.10-5:
1 mol/dm3: Ka = 1,75.10-5 = x2/(1-x) => x = 0,004 så pH = 2,4
0,1 mol/dm3: Ka = 1,75.10-5 = x2/(0,1-x) => x = 0,0013 så pH = 2,9
0,01 mol/dm3: Ka = 1,75.10-5 = x2/(0,01-x) => x = 0,0004 så pH = 3,4
Det är syrakonstanten som är konstant, inte dissociationsgraden!
Ok!
Om man bara vet syrakonstanten kan man genom att påstå att x<<0 stryka x i nämnare för att endast lösa en andragradsekvation?
Det blir en andragradsekvation att lösa även om du inte försummar x jämfört med totalkoncentrationen. Men det blir en enklare andragradsekvation om man kan försumma x!
Ok! Tusen tack för all hjälp. Du är en klippa.
