Evenwichtsvoorwaarden

[Rand]

Hallo,

Ik heb over drie weken een schoolexamen scheikunde, wat deels over zuren/basen en buffers gaat. Ik snap het in grote delen wel, alleen ik kom niet echt uit de evenwichtsvoorwaarden, want bij elke som die ik doe wordt er een andere formule gebruikt.

Ik weet dat als je een reactie hebt waarin je een zwak zuur in water oplost, je de volgende evenwichtsvoorwaarde krijgt, mits de concentratie van geïoniseerd en niet-geïoniseerd zuus gelijk is aan de oorspronkelijke molariteit van HZ: (maar wat wordt hier eigenlijk mee bedoelt?)

K_z = [H₃O⁺]² / [HZ]-[H₃O⁺]

En als je een eenwaardig zwak zuur hebt in oplossing dan wordt de evenwichtsvoorwaarde

K_z = [H₃O⁺][Z^-] / [HZ]

Ook ken ik de bufferformule: K_z = [H₃O⁺] x [Z^-]/[HZ]

Mijn probleem is nu dat ik heel vaak de verkeerde evenwichtsvoorwaarde toepas. Ik gebruik dan bv de bufferformule als als ik die tweede of eerste moet hebben. Ook zie ik niet in wat het verschil is bij de 1ste en 2de formule, want je hebt tenslotte bij beide een zwak zuur in water opgelost??

[Kravitz]

Een Kz is een zuurconstante wat ook wel gelijk is aan een 'speciale' vorm van een dissociatieconstante.

Die constante bepaal je a.d.h.v. een reactievergelijking; wat schrijf je bijvoorbeeld voor de reactie?

A + B C + D

[Rand]

Een Kz is een zuurconstante wat ook wel gelijk is aan een 'speciale' vorm van een dissociatieconstante.

Die constante bepaal je a.d.h.v. een reactievergelijking; wat schrijf je bijvoorbeeld voor de reactie?

A + B C + D

Die evenwichtsvoorwaarde wordt dan K=[D]/[A][B], als alle stoffen vloeistoffen zijn.

[Kravitz]

Klopt inderdaad, maar dan snap ik je probleem niet echt.

Voor de bufferformule:

\(pH = pK_a + \log{\frac{\mbox{[Base]}}{\mbox{[Zuur]}}}\)

gebruik je de pKa, conc. base en conc. zuur van de bijhorende reactievergelijking.

Wat is je probleem dan precies?

[Marko]

Het probleem is dat je concentraties en molariteiten door elkaar gebruikt. Concentraties (datgene dat daadwerkelijk aanwezig is) druk je uit tussen vierkante haken, molariteiten (datgene dat is opgelost) doorgaans met een letter c

De evenwichtsconstante (de tweede formule die je geeft) is

\( K = \frac {[H^+][Z^-]}{[HZ]}\)

Daar komen alleen concentraties in voor.

Wanneer het reeds aanwezige H⁺ ten gevolge van het waterevenwicht verwaarloosbaar klein is, en wanneer er geen andere zuren zijn opgelost, dan kun je stellen dat

\([H^+] = [Z^-]\)

De concentratie HZ, [HZ] dus, is gelijk aan de molariteit van het zwakke zuur min het gedeelte dat is gedissocieerd. Dat is immers niet meer als HZ aanwezig.

Je kunt dus stellen:

\([Z^-] = c_HZ - [Z^-]\)

en, onder de voorwaarden die hierboven staan:

\([Z^-] = c_HZ - [H^+]\)

Daar komt dus de eerste formule die je geeft vandaan: Hij volgt, onder bepaalde voorwaarden, uit de evenwichtsvoorwaarde.

Hetzelfde geldt voor de buffervergelijking. Uit de evenwichtsvoorwaarde volgt door omschrijven:

\( K = [H^+] * \frac {[Z^-]}{[HZ]}\)

Bij een buffer zijn een zwak zuur en de geconjugeerde base ervan (ook zwak) samengevoegd. Omdat een zwak zuur en een zwakke base betreft is het grootste deel niet gedissocieerd. Verder geldt dat er tussen een zwak zuur en de geconjugeerde base geen reactie zal zijn, immerrs:

HZ + Z^- Z^- + HZ

waardoor netto niets verandert.

Omdat er netto niets verandert, en omdat het grootste deel niet gedissocieerd is, zal gelden:

\([HZ] = c_{HZ}\)

\(Z^- = c_{Z^-}\)

Waarbij c_HZ de molariteit van het opgeloste zuur is en c_Z- de molarteit van de geconjugeerde base is.

Dan volgt:

\(K_z = [H^+] + \frac {c_{Z-}}{c_{HZ}}\)

Hiermee kun je uitrekenen welke pH een bepaalde buffer zal hebben, of omgekeerd, in welke verhouding je zuur en geconjugeerde base moet samenvoegen om een bepaalde pH te bewerkstelligen.

[Rand]

Ok, ik gebruikte inderdaad molariteiten en concentraties door elkaar! Ik snap het nu wel, alleen bij de laatste formule die u (Marko) geeft, bedoelt u toch zeker Kz = [HZ] x [cZ-]/[cHZ]?

En met concentratie wordt dan bedoelt g/L ipv mol/L, juist?

[Marko]

Ik bedoel inderdaad

\(K_z = [H^+] * \frac {c_{Z-}}{c_{HZ}}\)

In de logaritmische vorm komt er een plusje te staan, daar komt de typfout vandaan...

Concentraties zoals die in de evenwichtsvoorwaarde voorkomen zijn altijd in mol/L

[Rand]

Okee, bedankt ik snap het!