Dobar dan! Izracunaj pH nakon uvodenja 10cm^3 plinovitog sumporova(IV) oksida pri 25°C i 743,3 kPa u 400ml otopine amonijaka koncentracije 0,2M

Ime i prezime: Valentina Valentinich97@hotmail.com

 


Moguće je to zato što sam posve zahrđao po pitanju kompliciranih zadataka iz klasične analitičke kemije, ali mišljenja sam da je pH ove otopine daleko lakše izmjeriti, negoli izračunati. Da će mjerenje biti točnije od računa, to pak ni najmanje ne sumnjam, osim ako se ne misliš pozabaviti i ionskom jakošću otopine te raznim nelinearnostima kakvih će biti u ovako koncentriranim otopinama.
Ako moraš ili želiš doći do rješenja računskim putem, slijedi ti ili nizanje aproksimacija, ili neka nealgebarska metoda nalaženja rješenjâ, budući da u svojoj punini ovaj zadatak nije rješiv algebarski (tj. rješavanjem sustava n jednadžbi s n nepoznanica). Preciznije, algebarski se lako nađe kolika će biti koncentracija sumporovog dioksida (to pomoću jednadžbe stanja idealnog plina i potom dijeljenjem množine s volumenom otopine), ali nalaženje pH otopine slabe baze i slabe diprotonske kiseline sve je, samo ne jednostavno.
Ono što sam ja izveo je da iz konstanti disocijacije za amonijak (pKb = 4,75) i sumporastu kiselinu (pKa1 = 1,857, pKa2 = 7,172) i koncentracija tih dviju spojeva prvo nađem koliko bi svaki od njih bio disociran sam po sebi (0,94 % za amonijak i 72 % u prvom stupnju za sumporastu kiselinu). Kako je amonijak u ogromnom suvišku (0,2 M naspram 0,0075 M sumporaste kiseline), a sumporasta kiselina daleko slabija u drugom stupnju disocijacije, odlučih se za sljedeću aproksimaciju: praviti se da se radi o jednostavnom puferu tj. pretpostaviti da će sumporasta kiselina biti posve disocirana u prvom stupnju i posve nedisocirana u drugom. Upotrebom Henderson-Hasselbachove jednadžbe brzo sam našao da bi pH trebao iznositi 10,66.
Međutim, nakon takovog računa treba provjeriti ima li rezultat smisla. U ovom slučaju pitanje je što će biti s drugim stupnjem disocijacije sumporaste kiseline. Ubaci li se izračunati pH u izraz za konstantu disocijacije kiseline i izračuna koliki će biti omjer sulfitnih i hidrogensulfitnih iona, rezultat ispada malo preko 3000. To znači da je izvorna pretpostavka napola pogrešna, odnosno da bi mudrije bilo pretpostaviti da je i drugi stupanj disocijacije potpun. Ubacivanjem toga u prethodno spomenutu jednadžbu (tj. podvostručavanjem udjela amonijaka koji je protoniran) dobiva se da pH iznosi 10,34. Kako to nije velika promjena u odnosu na prethodni rezultat, može se zaključiti da aproksimacije ovaj put ne padaju u vodu.
To, jasno, ne znači da sam zadatak riješio ispravno. Kako će otopina amonijaka koncentracije kao u zadatku imati pH od 11,28, brojka koju sam dobio u najmanju ruku ima smisla. Dodatak umjereno jake kiseline nužno će spustiti pH, a kod neutralizacije manje od polovice izvorne količine pH će ostati iznad 9,25. Reakcijom sa sumporastom kiselinom trebala bi biti neutralizirana dva ekvivalenta amonijaka, odnosno 7,5 % ukupne njegove količine. Problematično ipak ostaje to što bi račun i rezultat bili identični i da se radilo o sumpornoj kiselini, ili pak dvostruko većoj količini npr. klorovodične. No, na brzinu bolje od ovoga ne znam.
Ono što bih ti preporučio (osim pripravljanja i mjerenja pH te otopine) je da odeš do osobe koja ti je dala zadatak i pitaš kako ga riješiti. Ako je ta osoba kojim slučajem neko šablonsko biće, onda je pak tvoj cilj naći skriptu iz sredine sedamdesetih u kojoj je taj zadatak riješen te naučiti napamet taj postupak, po mogućnosti bez upliva logike.
Uglavnom, dođeš li do bilo kakvog drugog rješenja, zanimalo bi me kakovo je. Također se opet javi i ako moje sugestije nisu dovoljno jasne.

Pozdrav,

Odgovorio: Ivica Cvrtila   i.cvrtila@rug.nl

<-- Povratak

 

Postavite pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika.

copyright 1999-2000 e_škola_________kemija