[SK] Buffer maken

Ik had vandaag een schoolexamen scheikunde, met o.a. als onderwerp 'zuren en basen'.

Een van de opdrachten was als volgt:

Je hebt een fles met 0,100 molair Na₂HPO₄-oplossing (meer dan 1 liter) en een fles 0,100 NaH₂PO4-oplossing (ook van deze oplossing heb je meer dan 1 liter).

Je wilt met deze 2 oplossingen 1 liter buffer maken met een pH van 5,50
Hoeveel ml Na₂HPO₄ en hoeveel ml NaH₂PO₄ moet je mengen om de gewenste buffer te verkrijgen?


Ik zelf kwam uit op 981 ml Na₂HPO₄ en 19 ml NaH₂PO₄, maar ik twijfel daar nogal aan.

Hoe pakken jullie dit aan en wat zijn volgens jullie de uitkomsten?

[mathfreak]

Olafant schreef op 07-02-2005 @ 14:09 :
Ik had vandaag een schoolexamen scheikunde, met o.a. als onderwerp 'zuren en basen'.

Een van de opdrachten was als volgt:

Je hebt een fles met 0,100 molair Na₂HPO₄-oplossing (meer dan 1 liter) en een fles 0,100 NaH₂PO4-oplossing (ook van deze oplossing heb je meer dan 1 liter).

Je wilt met deze 2 oplossingen 1 liter buffer maken met een pH van 5,50
Hoeveel ml Na₂HPO₄ en hoeveel ml NaH₂PO₄ moet je mengen om de gewenste buffer te verkrijgen?


Ik zelf kwam uit op 981 ml Na₂HPO₄ en 19 ml NaH₂PO₄, maar ik twijfel daar nogal aan.

Hoe pakken jullie dit aan en wat zijn volgens jullie de uitkomsten?

Er geldt: [HPO₄^2-]=[H₂PO4^-]=0,200 mol/l. Verder geldt dat H₂PO4^- als zuur en HPO₄^2- als base zal fungeren. Maak nu gebruik van de bufferformule pH=pK_H2PO4^--log([H₂PO4^-]/[HPO₄^2-]).
Dit geeft: 5,50=7,21-log([H₂PO4^-]/[HPO₄^2-]), dus log([H₂PO4^-]/[HPO₄^2-])=1,71, dus [H₂PO4^-]/[HPO₄^2-]=51,3, dus [H₂PO4^-]=51,3*[HPO₄^2-. Als je x ml NaH₂PO₄ met 1000-x ml Na₂HPO₄ mengt geeft dit 0,200*x mmol H₂PO4^- en 200-0,200*x mmol HPO₄^2- per liter,
dus [H₂PO4^-]=0,200*x mmol/1000 ml=51,3*[HPO₄^2-]
=200-0,200*x mmol/1000 ml, dus 51,3*0,200*x=200-0,200*x, dus 10,26*x=200-0,200*x, dus 10,46*x=200, dus x=200/10,46=100/5,13=19,5, dus er moet 19,5 ml NaH₂PO₄ met 980,5 ml Na₂HPO₄ worden gemengd.

[sdekivit]

gebruik de Kz:

H2PO4(-) + H2O <--> HPO4(2-) + H3O(+)

Kz = [H3O+] * [HPO4(2-)] / [H2PO4(-)]

omdat de diwaterstoffosfaat en waterstoffosfaat in 1 volume zitten geldt dus dat de concentratieverhouding gelijk is aan de molverhouding:

6,2 x 10^-8 = 10^-5,50 * mol H2PO4(-) / mol HPO4(2-)

dus molverhouding = 1 / 50,84047685

in de buffer geldt dan dat:

V1 + V2 = 1 en

0,1 * V2 = 50,84047685 * V1 * 0,1

met V1 = volume Na2HPO4 en V2 = volume NaH2PO4

V2 = 1-V1

-->

0,1 * (1-V1) = 5,084047685 * V1

0,1 - 0,1 * V1 = 5,084047685 * V1

0,1 = 5,184047685 * V1

--> V1 = 19,29 mL

nu geldt vervolgens dat V2 = 1000 - 19,29 = 980,71 mL

kortom:

19,29 mL van de Na2HPO4 - oplossing en 980,71 mL van de NaH2PO4-oplossing

[blablalou]

hallo O...t,

De getallen kloppen: 981 en 19, maar...
helaas bij verkeerde oplossing!

Bufferformule; pH =pZ + log (B/Z) of 5.50 = 7.21 + log(B/Z)
B/Z = 0.019..... met B = HPO4^2- en Z = H2PO4^-

Van Z heb je meer nodig!

[balen]

hier snap ik nou helemaal niks van

[sdekivit]

je weet de pH van je oplossing en de Kz van het zuur H2PO4(-)

--> kun je de verhouding van je concentraties uitrekenen.

omdat de stoffen betrokken in de buffer in hetzelfde volume voorkomen worden de volumes weggedeeld en hou je een molverhouding over.

deze reken je uit met de evenwichtsvoorwaarde.

vervolgens moet gelden dat de volumes van de oplossingen samen 1 L vormen: V1 + V2 = 1

er moet gelden dat per mol van de een in dit geval 50,..... x zoveel van de ander in een oplossing zitten:

V1 = 50,..... * V2 (kortom: als je het aantal mol van de oplossing 1 weet, dan komt er in je buffer 50,..... x zoveel mol van oplossing 2 voor)

omdat de oplossingen in molair zijn gegeven moet je bijv V1 vermenigvuldigen met de molariteit voor het aantal mol, met je volume als onbekende. omdat in dit geval de molariteit van beide oplossing gelijk zijn, valt deze 0,1 M weg in de vergelijking, maar heb hem er toch in laten staan

dit stelsel van vergelijkingen kun je vervolgens eenvoudig oplossen.

blablalou schreef op 07-02-2005 @ 15:42 :
hallo O...t,

De getallen kloppen: 981 en 19, maar...
helaas bij verkeerde oplossing!

Bufferformule; pH =pZ + log (B/Z) of 5.50 = 7.21 + log(B/Z)
B/Z = 0.019..... met B = HPO4^2- en Z = H2PO4^-

Van Z heb je meer nodig!

Volgens mij heb ik op m'n toets dus ook uiteindelijk die getallen omgedraaid.
Maar de berekening heb ik wel, dus veel zal dat niet uitmaken.

Bedankt voor jullie hulp, zat ik dus toch goed.

[sdekivit]

hoogstens alleen het puntje voor je eindantwoord --> anders krijg je geen buffer van pH = 5,50

[blablalou]

hey O...t,

Als niemand de oplossing heeft krijg je misschien zelfs alle punten... dus kop op!

Maar het is wel genant om die oplossing een buffer te noemen!
Je kunt hooguit 1.9 mmol H+ killen!!!

Balen:hier snap ik nou helemaal niks van

Een standaard formule uit de oude chemieboeken voor VWO en HAVO (< 1990)

blablalou schreef op 07-02-2005 @ 22:48 :
hey O...t,

Als niemand de oplossing heeft krijg je misschien zelfs alle punten... dus kop op!

Maar het is wel genant om die oplossing een buffer te noemen!
Je kunt hooguit 1.9 mmol H+ killen!!!

Ach ja, dat ene puntje maakt me nou ook niet zo heel veel uit.

Tja, ik heb het ook niet bedacht hoor.

[sdekivit]

sterker nog: het is helemaal geen buffer !

5,50 zit onder de waarde pKz - 1 dat een van de uiterste waarde geeft voor een goede buffer.

een oede buffer bestaat namelijk uit een verhouding 1:10 tot 10:1 tussen zuur en base.