Co2
 

ff wat vragen waar ik na lang piekeren nog steeds niet uitkom.

Als lucht in water wordt geleid, stelt zich o.a. het volgende evenwicht in: CO2 (g) -> CO2 (aq)

Voor dit evenwicht geldt:

[CO2 (aq)]
-------------- = K1
[CO2 (g)]

Hierin is [CO2 (aq)] de evenwichtsconcentratie van CO2 in het water en [CO2 (g)] de concetratie van CO2 in de ingeleide lucht.
Lucht bevat 3.0*10^-2 volumeprocent CO2.
Als lucht in contact komt met water, is [CO2 (aq)] bij 298 K maximaal 1.0*10^-5 mol*l^-1
Bij 298 K en p=p0 is het molaire gasvolume 24 dm^3.

A. Bereken uit voorgaande gegevens de waarde van K1 bij 298 K


Van het opgeloste CO2 wordt slechts een klein deel omgezet in koolzuur:

CO2 (aq) + H2O (l) -> H2CO3 (aq)

Voor dit evenwicht geldt:

[H2CO3 (aq)]
----------------- = K2
[CO2 (aq)]

Bij 298 K heeft K2 de waarde 7.0*10^-4
Koolzuur protolyseert aldus:

H2CO3 (aq) + H2O (l) -> H3O+ (aq) + HCO3- (aq)

Bij 298 K heeft Kz van H2CO3 de waarde 6.3*10^-4
Omdat de hoeveelheid H2CO3 (aq) gering is t.o.v. de hoeveelheid CO2 (aq) wordt het protolyse-evenwicht ook wel beschreven als:

Co2 (aq) + 2 H2O (l) -> H3O+ (aq) + HCO3- (aq)

Voor dit evenwicht geldt:

[H3O+ (aq)] * [HCO3- (aq)]
----------------------------------- = Kz'
[CO2 (aq)]

Voor Kz' geldt de volgende betrekking: Kz'=K2*Kz
(met Kz wordt hier Kz van H2CO3 bedoeld)


Waterstofcarbonaat, HCO3-, kan als zuur fungeren. Toch is een oplossing van natriumwaterstofcarbonaat basisch.

Als 2.0*10^-2 mol natriumwaterstofcarbonaat in 1.0 liter CO2-vrij water van 298 K wordt opgelost, ontstaat een oplossing met pH=8.3
Door berekening vindt men dat [CO2 (aq)] in deze oplossing 2.3*10^-4 mol*L^-1 bedraagt.

Hier komt dan eindelijk de vraag:

B. Geef deze berekening.

A. Omdat lucht 3*10^-2 % CO₂ bevat zal 1 liter lucht 3*10^-4 liter CO₂ bevatten. Bij een temperatuur van 298 K heeft 1 mol CO₂ een volume van 24 liter, dus 1/24 mol heeft dan een volume van 1 liter, dus 3*10^-4 liter CO₂ komt dan overeen met 3*10^-4/2,4*10¹ mol=1,25*10^-5 mol,
dus [CO₂ (g)]=1,25*10^-5 mol/l. Dit geeft:
K₁=1*10^-5/1,25*10^-5=1/1,25=4/5=0,8=8*10^-1.
B. Omdat de pH 8,3 bedraagt geldt: [H₃O⁺ (aq)]=10^-8,3=5,01*10^-9 mol/l. Verder geldt: [HCO₃^- (aq)]=2*10^-2 mol/l en K_z'=K₂*K_z
=7*10^-4*4,5*10^-7=3,15*10^-10. Hieruit is dus [CO₂ (aq)] te berekenen.