Syra bas jämviktsberäkningar
Hej!
Vi har gjort en laboration där vi jämfört surheten av olika vätskor - vitt vin och apelsinjuice (20ml var som späddes ut med 20ml vatten) . Vi använde en pH-indikator och titrerade vätskorna med natriumhydroxid (0,100 mol/dm3) för att göra titranden basisk och vi titrerade tills vätskan hade ett pH-värde på ca. 8,5. Det tog 24,8ml NaOH för att få apelsinjuicen till pH 8,5 och 16,1ml NaOH för att få vitt vin till pH 8,5.
Utifrån detta hade jag tänkt göra syra-basberäkningar där jag får fram skillnaden i pH-värde mellan de 2 vätskorna. Jag har flera gånger försökt göra beräkningar utifrån detta, men har dessvärre inte fått rimliga svar. Skulle gärna vilja få lite hjälp med dessa beräkningar så snart som möjligt.
Tack på förhand!
Menar du skillnaden i pH innan titrering, dvs att du vill jämföra pH för vitt vin med pH för apelsinjuice? Det är lite knepigt, man kan ställa upp det som en jämvikt där du får fram ”startkoncentrationen” av syran från titreringen. Problemet är att du inte riktigt vet vilken syra som titreras, så du kan inte slå upp ett pKa-värde för syran. I dessa drycker kan man förvänta sig att det finns citronsyra, vinsyra och ättiksyra samt en rad andra organiska syror.
Det du kan göra är att anta att du titrerar en enprotonig syra, sedan utnyttja att pH=pKa vid halvtitrerpunkten. Du kan alltså få ett sorts ”medelvärde” på pKa för de olika syrorna på det sättet. Men om du titrerade med indikator så har du ingen titrerkurva…
Tack för svaret! Jag tänkte att man skulle kunna få fram ett pH-värde på titranderna som helhet (alltså apelsinjuicens pH och vita vinets pH), och inte på de enskilda syrorna. Detta genom att man vet hur mycket NaOH som krävdes för att höja titrandernas pH-värde till 8,5. Problemet är att jag har testat att göra sådana beräkningar, men att svaren blir orimliga. Jag får exempelvis fram att apelsinjuicets pH ligger omkring 1,7, vilket inte låter rimligt. Jag undrar alltså hur jag skulle kunna ställa upp en ekvation för att få fram pH-värdet på de 2 titranderna.
Hur räknar du då? Tänk på att det inte är en stark syra du titrerar, utan en (flera) svag syra. Då måste du räkna på det som en jämvikt, vilket du inte kan göra eftersom du inte vet syrakonstanten. Du skulle kunna anta att det är en viss syra som titreras, t.ex. citronsyra.
Jag försökte att räkna ut koncentrationen oxoniumjoner i titranden på följande sätt:
Beräkningar med apelsinjuice:
CNaOH = 0,100 mol/dm3
VNaOH = 24,8 ml = 24,8 cm3 = 0,0242 dm3
nNaOH = VNaOH ⋅ CNaOH = 0,100 mol/dm3 ⋅ 0,0248 dm3 = 0,00248 mol
Vtitrand = 40ml + 24,8 ml = 64,8 ml = 0,0648 dm3
C2 syftar på koncentrationen natriumhydroxid då den titrerats
C2NaOH = nNaOH / Vtitrand = (0,00248 / 0,0648) mol/dm3 ≈ 0,03827160494 mol/dm3 = [NaOH] = 31/810 = [OH-]
pH = -log ([H3O+] – [OH-]) = 8,5 ⇒ 10^-8,5 = [H3O+] – [OH-] ⇒ 10^-8,5 + (31/810) = [H3O+] ≈ 0,0382716081 mol/dm3
pH = -log[H3O+] ≈ 1,417123289 (orimligt)
Det finns en rad problem...
Vtitrand = 40ml + 24,8 ml = 64,8 ml = 0,0648 dm3
Nej, titrandens volym är 40 ml. Du räknar med titrandens och titratorns totala volym, men du vill veta koncentrationen i den ursprungliga titranden (som har volymen 40 ml).
C2NaOH = nNaOH / Vtitrand = (0,00248 / 0,0648) mol/dm3 ≈ 0,03827160494 mol/dm3
Här förutsätter du att du titrerar en enprotonig syra, dvs att en mol natriumhydroxid reagerar med en mol syra. Det behöver inte vara sant, troligen är det fel. Den vanligaste syran i apelsinjuice är citronsyra och den är treprotonig. Då går det åt 3 mol natriumhydroxid per 1 mol citronsyra.
pH = -log ([H3O+] – [OH-]) = 8,5 ⇒ 10^-8,5 = [H3O+] – [OH-] ⇒ 10^-8,5 + (31/810) = [H3O+] ≈ 0,0382716081 mol/dm3
pH = -log[H3O+] ≈ 1,417123289 (orimligt)
Här förutsätter du att syran du titrerar är en stark syra, dvs att alla syramolekyler genomgår protolys och bildar oxoniumjoner. Det är orimligt, dels eftersom den svaga syran citronsyra är den vanligaste syran i juicen, dels för att starka syror (saltsyra, salpetersyra, svavelsyra) inte brukar förekomma i drycker. Du måste räkna på det som en syrajämvikt:
https://ehinger.nu/undervisning/kurser/kemi-2/lektioner/syror-och-baser/syrakonstanten-ka.html
Tack för svaret!
Både vitt vin och apelsinjuice innehåller flera syror som kan protolyseras olika många gånger och som har olika pKa-värden. Problemet är att jag inte vet koncentrationen av syrorna, vilket gör det svårt att genomföra dessa beräkningar. Är det möjligt med den information som jag delat här att göra beräkningar på apelsinjuicens och vita vinets pH? Hur skulle jag kunna genomföra dessa beräkningar i så fall?
Du kan inte göra en exakt beräkning, men du kan uppskatta svaret genom att anta att en viss syra dominerar. Försök att googla fram vilka syror det finns mest av i vitt vin och apelsiner. Sök på engelska om du inte får några träffar på svenska, t.ex. ”white wine most common acid” eller ”orange juice most common acid”.
Tack så mycket för tipset! Uppskattar verkligen att ni hjälper oss studenter på detta vis!
