e_skola_kemija

Poštovani, kako ću izračunati volumen koncentrirane sumporne kiseline koji je potrebno dodati u 1 L destilirane vode za postizanje pH vrijednosti 1.

Ime i prezime: marija matic blazenkohans@gmail.com

Sumporna kiselina disocira u dva stupnja, pri čemu je prvi u principu potpun, a drugi ima konstantu disocijacije: K_a2 = 0,0102 mol/L. To malčice komplicira izračun koncentracije kiseline koja će imati pH od ravno jedan. No, ne do te mjere da bi bilo nemoguće. Prvo ćemo napisati jednadžbe disocijacije:

H₂SO₄ ⇌ H⁺ + HSO₄^‒

HSO₄^‒ ⇌ H⁺ + SO₄^2‒

i izraz za konstantu ravnoteže za drugi stupanj:

K_a2 = [H⁺][SO₄^2‒]/[HSO₄^‒]

Osim što za ukupnu koncentraciju hidrona znamo točno kakva je, znamo i da je jednaka zbroju koncentracijâ hidronâ otpuštenih u prvom i drugom stupnju disocijacije:

[H⁺] = [H⁺]_{1. st.} + [H⁺]_{2. st.}

Kako je prvi stupanj potpun, prvi će dio biti jednak koncentraciji sumporne kiseline, a drugi mora biti jednak koncentraciji sulfatnih aniona, budući da je drugi stupanj cijepanje hidrogensulfatnog aniona na hidron i sulfatni anion. Koncentracija hidrogensulfatnih aniona bit će pak jednaka koncentraciji sumporne kiseline umanjenoj za koncentraciju sulfatnih aniona. Kad se sve to ubaci u izraz za ravnotežu, dobijemo:

K_a2 = (c(H₂SO₄) + [SO₄^2‒])∙[SO₄^2‒]/(c(H₂SO₄) ‒ [SO₄^2‒])

U njoj imamo dvije nepoznanice, c(H₂SO₄) i [SO₄^2‒]. Međutim, kako znamo njihov zbroj, možemo jednu izraziti pomoću druge i tako dobiti jednadžbu s jednom nepoznanicom:

K_a2 = [H⁺]∙([H⁺] ‒ c(H₂SO₄))/(2∙c(H₂SO₄) ‒ [H⁺])

Iz nje ćemo konačno dobiti kolika treba biti koncentracija sumporne kiseline. Meni je ispala 0,0915 mol/L, ali nije nemoguće da mi se negdje omakla kakva pogreška. Ako dobiješ drugačiji rezultat, javi.

Sad kad znamo koncentraciju, dalje bi trebalo biti trivijalno. Koncentraciju pomnožimo volumenom otopine da dobijemo množinu sumporne kiseline, množinu sumporne kiseline pomnožimo molarnom masom da dobijemo masu sumporne kiseline, masu podijelimo masenim udjelom sumporne kiseline u koncentriranoj sumpornoj kiselini da dobijemo masu koncentrirane sumporne kiseline, a masu koncentrirane sumporne kiseline konačno podijelimo s gustoćom da dobijemo njezin volumen.

Trivijalnost remeti tek jedan sitan detalj, a to je činjenica da je zadan volumen vode, a ne konačne otopine. Kad u vodu dodamo sumporne kiseline, volumen će porasti, ali ne za volumen dodane kiseline, nego malo manje. To znači da ne možemo točno izračunati množinu, a onda ni druge brojke, s volumenom na kraju. Ono što možemo je pokušati procijeniti grešku ako zanemarimo promjenu volumena. Otopina sumporne kiseline koncentracije 0,0915 mol/L ugrubo ima gustoću od 1,005 g/mL, iz čega se može izračunati da na litru vode dolazi 4,98 mL koncentrirane sumporne kiseline (maseni udio od 98,3 % i gustoća od 1,84 g/mL). Zanemarimo li pak promjenu volumena i krenemo računati kako je opisano u prethodnom odlomku, dobit ćemo da bi u litru vode trebalo uliti 4,96 mL koncentrirane sumporne kiseline.
Razlika je, dakle, u promilima, baš kao i promjena volumena, tako da je aproksimacija sasvim opravdana. Ipak, još bi opravdanije bilo da se jednostavno zada volumen konačne otopine, a na umu ima to da se otopine zadanih koncentracija ionako spravljaju u odmjernim tikvicama.

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