[chemie] ph-berekeningen

[anakin skywalker]

Hoeveel gram ammoniumchloride moet je toevoegen aan 0,25 liter 0,10 M NH₃-oplossing om een pH = 8,5 te krijgen?

Ik zit een beetje vast hier..

Volgens mij gaat deze reactie zo:

NH₄Cl ---> NH₃ + H⁺ + Cl^- (ik ben het niet zeker, maar ik weet niet wat de vergelijking anders zou kunnen zijn)

Je hebt 0,025 (0,25 * 0,10) mol NH₃, dus ook NH₄Cl nodig..

pH = 8,5, dus [H₃O⁺] = 10^-8,5 = 3,16 E -9

Nu weet ik niet meer hoe het verder moet...

Je zou gewoon de massa kunnen bereken door gebruik te maken van de molaire massa, maar dan heb je die pH-waarde eigenlijk nergens voor gebruikt..maar ik weet ook niet waar ik die precies zou moeten gebruiken in deze oefening..

[zakhooi]

Je hebt 0,025 (0,25 * 0,10) mol NH3, dus ook NH4Cl nodig..

Heb je dit niet nodig om het te neutraliseren?

pH = 8,5, dus [H3O+] = 10-8,5 = 3,16 E -9

Moet je hier niet met pOH werken ?

[anakin skywalker]

Je hebt 0,025 (0,25 * 0,10) mol NH3, dus ook NH4Cl nodig..

Heb je dit niet nodig om het te neutraliseren?

pH = 8,5, dus [H3O+] = 10-8,5 = 3,16 E -9

Moet je hier niet met pOH werken ?

Neutraliseren? Dat heeft er volgens mij niets mee te maken..

Ik heb gewoon stoichiometrie toegepast..

Ik denk niet dat je met pOH moet werken, NH₄Cl is toch een zuur? Want NH₄ kan een proton afstaan, dus gewoon blijven werken met de pH-waarde, dacht ik..

[mathfreak]

Hint: wat is het geconjugeerde zuur van NH₃? Denk ook eens aan het begrip buffer en de bijbehorende formule voor de pH van een buffer.

[anakin skywalker]

NH₄⁺, toch?

Oh, ja, buffers, dat zou wel kunnen!

pH = pKa - log C_A/C_B = 8,5

9,25 - log C_A/0,1 = 8,5

9,25 - 8,5 = log C_A - log 0,1

9,25 - 8,5 + log 0,1 = log C_A = - 0,25

C_A = 10^-0,25 = 0,56 mol/l

0,56 mol/l * 0,25l = 0,14 mol

M(NH₄Cl) = 14 + 4(1) + 35,5 = 53,5 g/mol

0,14 mol * 53,5 g/mol = 7,49 g

Kan dat? Toen ik mijn berekeningen typte, merkte ik dat er een grote fout in stond en heb ik zeer snel alles willen verbeteren, waardoor ik mss iets over het hoofd gezien heb en het toch nog fout is...

[Klintersaas]

Lijkt me helemaal juist!

[JohnB]

Ik kom op een licht afwijkend antwoord. Welke van de twee rekenmethoden komt nu het dichtst bij de werkelijkheid?

Eind:

pH = 8,5

pOH = 5,5

[OH^-] = 10^-5,5 M

V_eind = 0,25 L

Begin:

[NH₃] = 0,10 M

V_begin = 0,25 L

Reactie:

NH₃ + H₂O

\(\rightleftarrows\)

NH₄⁺ + OH^-

We voegen NH₄Cl toe. Waardoor het evenwicht naar links zal verschuiven.

[NH₄⁺] = [OH^-] + [Cl^-]

[OH^-]_eind = 10^-5,5 M

[NH₄⁺] = 10^-5,5 + [Cl^-]

\(K_b = \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH3]} = \frac{([Cl^-]+10^-5.5)(10^-5.5)}{[NH_3]} \)

We stellen [Cl^-] = x

Uitwerken levert:

\( K_b = \frac{10^-5.5 x + 10^-11}{[NH_3]} \)

Om [NH₃] te berekenen:

V_eind * [NH₄⁺] + V_eind * [NH₃] = V_begin * [NH₄⁺]_toegevoegd + V_begin * C_NH3

Waarin:

• [NH₄⁺]_toegevoegd = [Cl^-] = x
• [NH₄⁺] = 10^-5,5 + [Cl^-] = 10^-5,5 + x
• V_eind = V_begin = 0,25 L

Aangezien V_eind = V_begin, kunnen we deze uit de vergelijking wegstrepen:

[NH₄⁺] + [NH₃] = [NH₄⁺]_toegevoegd + C_NH3

(10^-5,5 + x) + [NH₃] = x + 0,1

[NH₃] = (x + 0,1) - (10^-5,5 + x)

[NH₃] = x + 0,1 - 10^-5,5 - x ≈ 0,1

K_b(NH₃) = 1,8·10^-5

\( 1,8*10^-5 = \frac{10^-5.5 x + 10^-11}{0,1} \)

Omwerken levert: x = [NH₄⁺]_toegevoegd = 0,57 M

Volume = 0,25 L

0,57 mol/L x 0,25 L = 0,1425 mol NH₄Cl toegevoegd.

M(NH₄Cl) = 53,5 g/mol

53,5 g/mol x 0,1425 mol ≈ 7,6 g NH₄Cl toegevoegd

[Klintersaas]

Jouw methode is inderdaad preciezer en geeft dus een nauwkeuriger antwoord, maar vergt ook meer werk dan het gebruiken van de benaderingsformule voor de pH van een bufferoplossing. Aangezien anakin skywalker zich aan het voorbereiden is op een toelatingsexamen, waar ook de tijdsdruk een rol speelt, meen ik dat de kortste manier hier aangewezen is, ook al is die niet helemaal exact. Op het toelatingsexamen worden bij elke vraag immers 4 antwoordmogelijkheden gegeven en 7,5 en 7,6 liggen voldoende dicht bij elkaar om via beide methoden tot het correcte antwoord te komen.