[scheikunde] pH citroenzuuroplossingen

[sn4k3_CF]

Hoi,

ik heb 2 vraagjes ivm citroen en pH:

1)hoe kan je de pH van een citroenzuur/water oplossing uitrekenen (bij verschillende concentraties) ?

2)als ik dan bijv. een 100ml oplossing wil van pH 4,5 , hoeveel mol citroenzuur moet ik dan toevoegen?

omdat het een 3waardig zwak zuur is, weet ik niet precies hoe het werkt.

bij voorbaat dank.

[biochemiefreak]

Er al eens eerder een vraag geweest over het berekenen van de pH van een zwakzuur. Als je dit even doorneemt zou je denk ik wel iets verder zijn met de som.

pH berekening

succes als je er niet uitkomt dan horen we het wel

MvG Ron

[Beryllium]

Ah ja, Ron, maar dat gaat om een enkelwaardig zuur. Hier gaat het om een driewaardig zuur. Da's heel wat anders qua berekening.

@Sn4k3: begin eens met op te schrijven...

• Wat zijn de evenwichtsreacties met bijbehorende K-waarden?
• Wat weet je van de beginconcentraties?
• Hoe verhouden de concentraties van de zuurresten zich? (tip: [H₃X], [H₂X^-], [HX^2-] en [X^3-] kunnen samen nóóit boven de totale concentratie citroenzuur uitkomen).

[biochemiefreak]

Ah ja, Ron, maar dat gaat om een enkelwaardig zuur. Hier gaat het om een driewaardig zuur. Da's heel wat anders qua berekening. 

Klopt helemaal foutje ik was iets te snel met mijn oordeel.

Maar goed dit waarden hebben we inderdaad nodig anders kun je er niet aan rekenen.

MvG Ron

[sn4k3_CF]

Ok.. goed. Ik heb nog nooit eerdere uitleg over pH berekeningen met meerwaardige (zwakke) zuren gehad.

maar goed, ik zal het maar proberen,

corrigeer maar waar het fout gaat:

citroenzuur heeft drie carboxylgroepen, met pka's van 3,13 4,76 en 6,40.

Ik heb uitgerekend wat er gebeurt als je dan 1 mol citroenzuur in 1 liter water oplost.

nou, als je dan er vanuit gaat dat de laagste pka als eerste deprotoneert, kom je (of ik ) uit op een pH van 1,56.

alleen is er dan zo weinig van het geconjugeerde base (AH2(-)) over om nog eigenlijk relevante invloed te hebben op de pH (=1,55).

laatstaan de tweede geconjugeerde base, als er dan iets van over is.

Maar wat ik verder denk is dat de eerste geconjugeerde base (dus AH2(-) ), voor een miniem gedeelte zal deprotoneren omdat zijn pKa te hoog is bij een pH van 1,56 (henderson-hasselbach formule is de naam dacht ik).

klopt deze uitspraak?

of is die formule puur een methode om uit te rekenen welke fractie zuur er protoneert bij een gegeven pH. En hoeveel de pH dan verandert.

die formule is eigenlijk wat me in de war brengt.

nou ja, zo ver ben ik dus gekomen iig bedankt beryllium

[Beryllium]

Ik kan je iig zeggen dat ik er niets van geloof dat je een pH van 1,56 krijgt bij een 1M citroenzuur-oplossing. Het blijft een zwak zuur namelijk. Een pH <3-4 vind ik dan al tricky.

Henderson-Hasselbach mag je geloof ik alleen toepassen in buffers binnen een pH range van pKa-1 < pH < pKa+1.

Pff ik moet zeggen dat het een beetje is weggezakt bij me... ik ga even een boek erbij pakken om ernaast te houden.

Ik kom er nog op terug, beloofd.

[sn4k3_CF]

Niet?

pKa 3,13 is een Ka van 7,41e-4

Ka = [A-][H+] / [AH]

[AH] = 1

x^2 = 7,41e-4

x = [H+] = 0,027M

pH = 1,57 eigk goed afgerond

klopt dit niet? als dit zelfs niet goed is is het wel heel erg gesteld met mijn scheikunde tegenwoordig..

dat van die meerwaardige zwakke zuren had ik eigk al eerder moeten zien.. ben nu snel mijn scheikunde weer aan het herhalen.

henderson-hasselbach beschrijft de fractie zuur/base bij een gegeven ph dacht ik..

volgens die formule zou bij een pH van 1,57, een zuur met een pka van 3,13 ong voor net iets meer dan een honderdtste deprotoneren (geschat).

[Beryllium]

Ik doe dit duidelijk veel te weinig om een duidelijk antwoord paraat te hebben.

Ik hoop dat ik je wat verder kan helpen...

Allereerst: je hebt de evenwichtsvoorwaarden nodig (alle 3).

Dus:

K₁ = 7,4 x 10^-4 = [H⁺][H₂X^-]/[H₃X]

K₂ = 1,7 x 10^-5 = [H⁺][HX^2-]/[H₂X^-]

K₃ = 4,0 x 10^-7 = [H⁺][X^3-]/[HX^2-]

Dan schrijf je de massabalans op. Dat houdt in, dat de zuur/base-resten waar X bij staat bij elkaar opgeteld dezelfde concentratie hebben dan wat je in totaal aan citroenzuur hebt opgelost (ik kan hem je geven, maar dat kan je zelf ook wel opzetten ).

Dan is de vraag: is er een proton dat zich 100% afsplitst bij oplossen, uitgaande van dat er geen vreemde toevoegingen in je water zitten (extra base)? Het antwoord daarop kan je vinden door te kijken naar de K-waarden. De grootste K-waarde is nog altijd kleiner dan 10^-3 dus je hebt geen volledige dissociatie van je eerste zuurgroep.

Nu kun je nagaan of je eigenlijk wel alle 3 de evenwichten moet beschouwen. Is dat laatste evenwicht echt wel van toepassing? Gezien de K-waarde denk ik het niet, dus beperk je tot het evenwicht van K₁ en K₂.

Het probleem is al wat eenvoudiger (en ik hoop duidelijker) dus ik denk dat je al verder kan komen.

Succes!

Aanvullinkje

Als reactie op je derde post: dit klopt als je volledige dissociatie hebt. Daar is echter geen sprake van, dus is je pH ook een stukje hoger dan die 1,56.

(volgens mij dan)

[sn4k3_CF]

eehh?

je bedoelt dat [AH] niet 1 is in de vergelijking maar 1-x?

x is verwaarloosbaar als K< 10^-4 ..

een fractie 0.027/1 (ongeveer 1 natuurlijk) is dus gedisassioceerd.. toch?

[Beryllium]

Even precies rekenen, dan kunnen we het nagaan (en ik kijken of ik voortaan beter mijn mond kan houden ):

K = [H][X]/[HX] met K = 7,4 x 10^-4

Stel je hebt één mol X in totaal; we verwaarlozen de bijdrage van water zodat [H]=[X]

7,4 x 10^-4 = x² / (1-x)

7,4 x 10^-4 - 7,4 x 10^-4x = x²

oftwe wel

x² + 7,4 x 10^-4x - 7,4 x 10^-4 = 0

ABC toepassen:

x = (0,5) * (0,00074 + 0,054) = 0,027

Dus pH = -log (0,027) = 1,56

Hmmm.... dat lijkt dus toch wel goed te zijn.

Mijn gevoel zegt me dat er ergens een redenatiefout zit... maar ik kan m niet vinden...

Laat het me weten als je de oplossing weet.

Ga ik nog eens kijken waar ik de fout in ga....

[sn4k3_CF]

hahahah er zit geen fout (citroenzuur is nog best sterk )

een meerwaardig zuur kan je gewoon zien als een eenwaardig zuur.. tenminste als hij dus volledig in zure vorm (ons geval AH3) aan het water wordt toegevoegd.

dat komt omdat er gewoon te weinig van de geconjugeerde base overblijft om significant te zijn.

Het wordt eigenlijk pas lastig wanneer men de amfoliet (AH2(-) of AH(2-) ) aan het water toevoegt.

dan wordt het vervelend rekenen.

offtopic:

zijn er eigenlijk analytisch chemici actief op dit forum?

[Beryllium]

Ah okee, dan zijn we daar ook weer achter.

Sorry als ik je in de war heb gebracht...!

zijn er eigenlijk analytisch chemici actief op dit forum?

Ja verscheidene. Maar eerlijkheid gebiedt mij te zeggen dat zuur/basereacties ook voor niet-analytici redelijk standaard behoren te zijn