Titrering, jämvikt

Enligt en kemist jag frågade stämde det inte. Gäller samma formler för starka syror och baser som för svaga?

Det allra första som borde få varningsklockorna att ringa med ditt svar är att du enligt dina beräkningar skulle få en (väldigt, samma pH som i magsäcken) sur lösning. Men om du titrerar väteflourid borde du vid ekvivalenspunkten ha en basisk lösning. Se resonemang nedan. 

Nu kanske jag är ute och cyklar fullständigt, men jag tänker så här:

Vi vet att natriumhydroxid är en stark bas (Arrheniusbas). Vid ekvivalenspunkten kommer vi därför initialt inte ha kvar någon väteflourid alls. Man kan nog tänka att i och med att natriumhydroxiden neutraliserar väteflouriden, kommer jämviktsreaktionen mellan väteflourid och flouridjonen direkt börja gå åt vänster för att kompensera. Hur som helst vet vi att följande transformation kommer ske:

$\displaystyle \mathrm{\mathrm{HF+NaOH\longrightarrow NaF+H_2O}}$

Vid ekvivalenspunkten är all väteflourid "slut". Utifrån molförhållandena ser vi att det då måste gå åt $\displaystyle 0.\!0125 \;\mathrm{mol}$ natriumhydroxid. Med hjälp av koncentrationen kan vi räkna ut att vi då tillsat så här stor volym ytterligare vätska:

$\displaystyle \frac{0.\!0125 \;\mathrm{mol}}{0.\!25 \;\mathrm{M}} = 50\; \mathrm{mL}$.

Totalt sett har vi vid ekvivalenspunkten alltså $100\;\;\mathrm{mL}+25 \;\mathrm{mL}+25 \;\mathrm{mL} + 50\;\mathrm{mL} = 200\;\mathrm{mL}$.

När ekvivalenspunkten har nåtts kommer flouridjonerna i lösningen börja reagera tillbaka lite grand till väteflourid enligt:

$\displaystyle \mathrm{F^{-}+H_2O\rightleftharpoons HF+OH^{-}}$

Vi kan använda att baskonstanten för flouridjonen är $K_b = 1.\!5\cdot 10^{-5} \;\mathrm{M}$ för att beräkna hur mängden mol flouridjoner förändras och alltså hur många mol hydroixdjoner som bildas:

$\displaystyle K_b=\frac{[\mathrm{HF}][\mathrm{OH^{-}}]}{[\mathrm{F^{-}}]}\iff1.\!5\cdot10^{-5}\;\mathrm{M}=\frac{\left(\frac{x}{0.2\;\mathrm{L}}\right)^2}{\frac{\left(0.0125\;\mathrm{mol}-x\right)}{0.2\;\mathrm{L}}}\implies x\approx1.\!94\cdot10^{-4}\;\mathrm{mol}$

Sedan använder vi detta för att beräkna pH:

$\displaystyle \mathrm{pH}=14-\mathrm{pOH}=14+\mathrm{lg}(\frac{1.\!94\cdot10^{-4}\;\mathrm{mol}}{0.\!2\;\mathrm{L}})\approx11$

Så enligt mina beräkningar skulle $\mathrm{pH}$ ligga runt $11$. Men som sagt kan jag ha tänkt knasigt.