Opgaver til B6.7

Opgaverne hører til afsnit B6.7 Puffersystemer. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven.

Opgave B6.7.1: Er det et puffersystem?

Seks opløsninger indeholder hver to stoffer i omtrent lige store mængder.

Opløsning Indhold
A ethansyre og natriumethanoat
B saltsyre og natriumchlorid
C ammoniak og ammoniumchlorid
D ethansyre og natriumchlorid
E kulsyre og natriumhydrogencarbonat
F natriumhydroxid og natriumchlorid
  1. Hvad skal en opløsning indeholde for at være et puffersystem?
  2. Hvilke af de seks opløsninger er puffersystemer?
  3. Skriv formlen for syren og for basen i hvert af puffersystemerne.
  4. Opløsning B indeholder en syre og dens korresponderende base. Forklar, hvorfor den alligevel ikke er et puffersystem.

Læs afsnittet Hvad er et puffersystem?. Del hvert salt i dets to ioner, og led efter en svag syre sammen med dens korresponderende base.

Natriumioner og chloridioner reagerer ikke med vand. Ammoniumchlorid indeholder NH4+, som er den korresponderende syre til NH3. Saltsyre er en stærk syre.

  1. En svag syre og dens korresponderende base i mængder, der ligner hinanden.
  2. A, C og E er puffersystemer. D mangler basen ethanoat, og F indeholder ingen svag syre.
  3. I A er syren CH3COOH og basen CH3COO−. I C er syren NH4+ og basen NH3. I E er syren H2CO3 og basen HCO3−.
  4. Saltsyre er en stærk syre. Dens korresponderende base, Cl−, er så svag, at den ikke kan optage hydroner. Tilsat syre bliver derfor ikke fanget, og pH falder med det samme.

Opgave B6.7.2: Hvad fanger hvad?

Et puffersystem er fremstillet af propansyre, CH3CH2COOH, og natriumpropanoat, CH3CH2COONa. Propansyre er en svag syre.

  1. Hvilket stof er puffersystemets syre, og hvilken ion er puffersystemets base?
  2. Der tilsættes lidt saltsyre. Skriv reaktionsskemaet for det, der sker med oxoniumionerne.
  3. Der tilsættes lidt natriumhydroxid. Skriv reaktionsskemaet for det, der sker med hydroxidionerne.
  4. Hvorfor skrives begge reaktioner med en enkelt pil?
  5. Forklar, hvorfor pH kun ændrer sig lidt, når der tilsættes saltsyre.

Se figuren med ethansyre og ethanoat. Propansyre og propanoat reagerer på samme måde.

Tilsat syre reagerer med puffersystemets base, CH3CH2COO−. Tilsat base reagerer med puffersystemets syre, CH3CH2COOH. Du kan begynde din forklaring sådan:

  • Oxoniumionerne bliver ikke i opløsningen, fordi …
  • Der dannes propansyre, som er en svag syre og derfor kun …

  1. Syren er propansyre, CH3CH2COOH. Basen er propanoat-ionen, CH3CH2COO−.

  2. Oxoniumionerne reagerer med puffersystemets base:

CH3CH2COO− + H3O+ → CH3CH2COOH + H2O

  1. Hydroxidionerne reagerer med puffersystemets syre:

CH3CH2COOH + OH− → CH3CH2COO− + H2O

  1. Begge reaktioner går helt til ende.

  2. Oxoniumionerne bliver ikke i opløsningen, fordi propanoat-ionerne bruger dem. Der dannes propansyre, som er en svag syre og derfor kun afgiver meget få hydroner igen. Koncentrationen af oxoniumioner stiger næsten ikke.

Opgave B6.7.3: Brug pufferligningen

Fire puffersystemer er alle lavet af ethansyre og ethanoat. For ethansyre er pKs = 4,76.

  1. Det første indeholder 20 mmol ethansyre og 20 mmol ethanoat. Hvad er pH? Du behøver ikke en lommeregner.
  2. Det andet indeholder 15 mmol ethansyre og 45 mmol ethanoat. Er pH over eller under 4,76? Beregn pH.
  3. Det tredje indeholder 50 mmol ethansyre og 20 mmol ethanoat. Er pH over eller under 4,76? Beregn pH.
  4. Det fjerde indeholder 50 mmol ethansyre og 5,0 mmol ethanoat. Beregn pH, og sammenlign med pKs.

Brug pufferligningen med stofmængder: pH = pKs + log(nb / ns). Basens stofmængde står øverst i brøken.

I spørgsmål a er brøken 1, og log(1) = 0. I spørgsmål b er pH = 4,76 + log(45 mmol / 15 mmol). Er der mest base, bliver pH højere end pKs. Er der mest syre, bliver pH lavere.

  1. Der er lige meget syre og base, så pH = pKs = 4,76.

  2. Der er mest base, så pH er over 4,76.

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 4{,}76 + \log\left(\frac{45\ \mathrm{mmol}}{15\ \mathrm{mmol}}\right) = 5{,}24 \]

  1. Der er mest syre, så pH er under 4,76.

\[ \mathrm{pH} = 4{,}76 + \log\left(\frac{20\ \mathrm{mmol}}{50\ \mathrm{mmol}}\right) = 4{,}36 \]

  1. Der er 10 gange så meget syre som base.

\[ \mathrm{pH} = 4{,}76 + \log\left(\frac{5{,}0\ \mathrm{mmol}}{50\ \mathrm{mmol}}\right) = 3{,}76 \]

pH er præcis 1 lavere end pKs, fordi log(0,10) = −1.

Opgave B6.7.4: Fra opløsninger til pH

Et puffersystem fremstilles ved at blande 125 mL 0,200 M ammoniumchlorid, NH4Cl, med 50,0 mL 0,200 M ammoniak, NH3. For ammonium er pKs = 9,25.

  1. Hvilket stof er puffersystemets syre, og hvilket er basen?
  2. Beregn stofmængden af syren og af basen i mmol.
  3. Beregn pH i puffersystemet.
  4. Blandingen fortyndes med vand til 1,00 L. Hvad er pH nu? Begrund svaret.

Stofmængden findes med n = c · V. Husk at regne volumenet om til liter. Bagefter bruger du pufferligningen med stofmængder, ligesom i eksemplet pH i et puffersystem.

Syren er ammonium-ionen fra ammoniumchlorid. 125 mL er 0,125 L, så n(NH4+) = 0,200 mol/L · 0,125 L. Til spørgsmål d: Ændrer fortyndingen på stofmængderne?

  1. Syren er ammonium-ionen, NH4+. Basen er ammoniak, NH3.

  2. Stofmængderne er

\[ n(\mathrm{NH_4^+}) = c \cdot V = 0{,}200\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 0{,}125\ \mathrm{L} = 0{,}0250\ \mathrm{mol} = 25{,}0\ \mathrm{mmol} \]

\[ n(\mathrm{NH_3}) = c \cdot V = 0{,}200\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 0{,}0500\ \mathrm{L} = 0{,}0100\ \mathrm{mol} = 10{,}0\ \mathrm{mmol} \]

  1. Pufferligningen giver

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 9{,}25 + \log\left(\frac{10{,}0\ \mathrm{mmol}}{25{,}0\ \mathrm{mmol}}\right) = 8{,}85 \]

pH er 8,85. Det er lavere end pKs, fordi der er mest af syren.

  1. pH er stadig 8,85. Fortyndingen ændrer ikke stofmængderne, så forholdet mellem base og syre er det samme.

Opgave B6.7.5: Saltsyre i et puffersystem

500 mL af et puffersystem indeholder 80 mmol ethansyre og 80 mmol ethanoat. Der tilsættes 50 mL 0,40 M saltsyre. For ethansyre er pKs = 4,76.

  1. Hvad er pH, før saltsyren tilsættes?
  2. Beregn stofmængden af den tilsatte saltsyre i mmol.
  3. Opskriv reaktionsskemaet for det, der sker, og lav skemaet med Før, Ændring og Efter.
  4. Beregn pH efter tilsætningen.
  5. Hvor meget er pH faldet?
  6. Hvad ville pH være, hvis saltsyren i stedet blev hældt i 500 mL rent vand?

Opgaven ligner eksemplet saltsyre i et puffersystem i afsnit B6.7. Oxoniumionerne fra saltsyren reagerer med puffersystemets base.

Der tilsættes 0,40 mol/L · 0,050 L = 0,020 mol = 20 mmol. Stofmængden af ethanoat falder med 20 mmol, og stofmængden af ethansyre stiger med 20 mmol. Til spørgsmål f: Det samlede volumen er 550 mL, og saltsyre er en stærk syre.

  1. Der er lige meget syre og base, så pH = pKs = 4,76.

  2. Stofmængden er

\[ n(\mathrm{HCl}) = c \cdot V = 0{,}40\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 0{,}050\ \mathrm{L} = 0{,}020\ \mathrm{mol} = 20\ \mathrm{mmol} \]

  1. Oxoniumionerne reagerer med ethanoat, og reaktionen går til ende.
CH3COO− + H3O+ → CH3COOH + H2O
Før 80 mmol 20 mmol 80 mmol
Ændring −20 mmol −20 mmol +20 mmol
Efter 60 mmol 0 mmol 100 mmol
  1. Pufferligningen giver

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 4{,}76 + \log\left(\frac{60\ \mathrm{mmol}}{100\ \mathrm{mmol}}\right) = 4{,}54 \]

  1. pH er faldet fra 4,76 til 4,54. Det er kun 0,22.

  2. I rent vand er der ikke noget, der fanger oxoniumionerne, så alle 20 mmol bliver i opløsningen. Det samlede volumen er 500 mL + 50 mL = 550 mL.

\[ [\mathrm{H_3O^+}] = \frac{n}{V} = \frac{0{,}020\ \mathrm{mol}}{0{,}550\ \mathrm{L}} = 0{,}036\ \mathrm{M} \]

\[ \mathrm{pH} = -\log\,[\mathrm{H_3O^+}] = -\log(0{,}036) = 1{,}44 \]

I rent vand ville pH falde fra 7,00 til 1,44.

Opgave B6.7.6: Natriumhydroxid i et puffersystem

Et puffersystem indeholder 30 mmol ammonium, NH4+, og 20 mmol ammoniak, NH3. Der tilsættes 25 mL 0,20 M natriumhydroxid. For ammonium er pKs = 9,25.

  1. Beregn pH, før natriumhydroxiden tilsættes.
  2. Beregn stofmængden af den tilsatte natriumhydroxid i mmol.
  3. Hvilket af puffersystemets to stoffer reagerer hydroxidionerne med? Opskriv reaktionsskemaet, og lav skemaet med Før, Ændring og Efter.
  4. Beregn pH efter tilsætningen.
  5. Er pH steget eller faldet, og hvor meget?

Tilsat base bliver fanget af puffersystemets syre. Se figuren med de to reaktioner. Skemaet stilles op som i eksemplet saltsyre i et puffersystem, men nu er det syren, der bliver brugt.

Syren er ammonium-ionen. Der tilsættes 0,20 mol/L · 0,025 L = 0,0050 mol = 5,0 mmol. Stofmængden af ammonium falder med 5,0 mmol, og stofmængden af ammoniak stiger med 5,0 mmol.

  1. Før tilsætningen er

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 9{,}25 + \log\left(\frac{20\ \mathrm{mmol}}{30\ \mathrm{mmol}}\right) = 9{,}07 \]

  1. Stofmængden er

\[ n(\mathrm{NaOH}) = c \cdot V = 0{,}20\ \dfrac{\mathrm{mol}}{\mathrm{L}} \cdot 0{,}025\ \mathrm{L} = 0{,}0050\ \mathrm{mol} = 5{,}0\ \mathrm{mmol} \]

  1. Hydroxidionerne reagerer med ammonium, og reaktionen går til ende.
NH4+ + OH− → NH3 + H2O
Før 30 mmol 5,0 mmol 20 mmol
Ændring −5,0 mmol −5,0 mmol +5,0 mmol
Efter 25 mmol 0 mmol 25 mmol
  1. Nu er der lige meget syre og base.

\[ \mathrm{pH} = 9{,}25 + \log\left(\frac{25\ \mathrm{mmol}}{25\ \mathrm{mmol}}\right) = 9{,}25 + 0 = 9{,}25 \]

  1. pH er steget fra 9,07 til 9,25. Det er 0,18.

Opgave B6.7.7: Puffersystemets kapacitet

Figuren viser pH i to puffersystemer, A og B, mens der tilsættes saltsyre. Begge er fremstillet af ethansyre og natriumethanoat. Puffer A indeholder 10 mmol af hvert stof, og puffer B indeholder 30 mmol af hvert stof. For ethansyre er pKs = 4,76.

Figur 1: pH i puffer A og puffer B, mens der tilsættes saltsyre.
  1. Aflæs pH i de to puffersystemer, før der er tilsat saltsyre. Hvorfor er den ens?
  2. Hvor mange mmol HCl kan puffer A tage imod, før pH falder brat? Hvad med puffer B?
  3. Forklar, hvorfor pH falder brat netop dér.
  4. Beregn pH i hvert af de to puffersystemer, når der er tilsat 5,0 mmol HCl. Passer det med kurverne?
  5. Hvilket af de to puffersystemer har den største kapacitet?

Læs det sidste stykke i afsnittet Når der tilsættes syre eller base. Hver oxoniumion fra saltsyren bruger én ethanoat-ion.

Til spørgsmål d: I puffer A falder stofmængden af ethanoat fra 10 mmol til 5,0 mmol, og stofmængden af ethansyre stiger fra 10 mmol til 15 mmol. Regn på samme måde for puffer B, og brug pufferligningen.

Figur 2: Kurverne fra opgave B6.7.7 med aflæsningerne tegnet ind.

  1. pH er omkring 4,8 i dem begge. Begge indeholder lige meget syre og base, så pH = pKs = 4,76. pH afhænger kun af forholdet mellem de to stofmængder.

  2. Puffer A kan tage imod omkring 10 mmol, og puffer B kan tage imod omkring 30 mmol.

  3. Når der er tilsat lige så mange mmol HCl, som der var ethanoat, er al basen brugt. Der er ikke mere til at fange oxoniumionerne, så de bliver i opløsningen. Puffersystemets kapacitet er opbrugt.

  4. I puffer A er der 5,0 mmol ethanoat og 15 mmol ethansyre efter reaktionen:

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 4{,}76 + \log\left(\frac{5{,}0\ \mathrm{mmol}}{15\ \mathrm{mmol}}\right) = 4{,}28 \]

I puffer B er der 25 mmol ethanoat og 35 mmol ethansyre:

\[ \mathrm{pH} = 4{,}76 + \log\left(\frac{25\ \mathrm{mmol}}{35\ \mathrm{mmol}}\right) = 4{,}61 \]

Det passer med kurverne. Ved 5 mmol ligger kurve A ved omkring 4,3 og kurve B ved omkring 4,6.

  1. Puffer B. Den indeholder tre gange så meget syre og base og kan derfor fange tre gange så meget tilsat syre.

Opgave B6.7.8: Syre eller base?

Figuren viser, hvordan et stof fordeler sig mellem sin syreform og sin baseform ved forskellige pH-værdier.

Figur 3: Fordelingen mellem syreform og baseform for stoffet i opgave B6.7.8.
  1. Aflæs pH der, hvor de to kurver krydser hinanden. Hvad er syrens pKs?
  2. Find syren i tabellen over syrer i afsnit B6.3. Hvad hedder syren, og hvad hedder dens korresponderende base?
  3. Hvilken form er der mest af ved pH 7? Og ved pH 12?
  4. Aflæs, cirka hvor mange procent af stoffet der er på baseform ved pH 8 og ved pH 10.
  5. I hvilket pH-område virker stoffet godt som puffersystem?
  6. Du skal bruge et puffersystem med pH 5,0. Kan dette stof bruges? Hvilken syre fra tabellen ville du vælge?

Sammenlign med figuren for ethansyre og ethanoat. Ved pH = pKs er der halvt af hver form.

Er pH lavere end pKs, findes stoffet mest som syre. Er pH højere, findes det mest som base. Et puffersystem virker bedst fra én pH-enhed under til én pH-enhed over pKs.

Figur 4: Fordelingen fra opgave B6.7.8 med aflæsningerne tegnet ind.
  1. Kurverne krydser ved pH omkring 9,2 eller 9,3. Her er der halvt af hver form, så pKs er omkring 9,25.
  2. Syren er ammonium, NH4+, som har pKs = 9,25. Den korresponderende base er ammoniak, NH3.
  3. Ved pH 7 er næsten alt på syreform, altså NH4+. Ved pH 12 er næsten alt på baseform, altså NH3.
  4. Ved pH 8 er omkring 5 % på baseform. Ved pH 10 er det omkring 85 %.
  5. Fra pH omkring 8,25 til 10,25. Det er fra én pH-enhed under til én pH-enhed over pKs.
  6. Nej. Ved pH 5,0 er næsten alt stoffet på syreform, så der er ingen base til at fange tilsat syre. Ethansyre er et bedre valg, fordi dens pKs på 4,76 ligger tæt på 5,0.

Opgave B6.7.9: Blodets puffersystem

Blodet har pH 7,40. Det vigtigste puffersystem i blodet er kulsyre, H2CO3, og hydrogencarbonat, HCO3−. Kulsyre har pKs = 6,35.

  1. Hvilket af de to stoffer er puffersystemets syre, og hvilket er basen?
  2. Er der mest syre eller mest base i blodet? Begrund svaret med pH og pKs.
  3. Musklerne danner mælkesyre, som afgiver hydroner til vandet i blodet. Skriv reaktionsskemaet for det, puffersystemet gør ved oxoniumionerne.
  4. Forklar, hvorfor det hjælper at trække vejret hurtigere, når musklerne arbejder hårdt.
  5. Er blodet bedst beskyttet mod tilsat syre eller mod tilsat base? Begrund svaret.
  6. Beregn forholdet mellem stofmængden af hydrogencarbonat og stofmængden af kulsyre i blodet.

Læs afsnittet Blodets puffersystem, og brug huskereglen om pH og pKs. pH i blodet ligger omkring én enhed over pKs.

Til spørgsmål f: Flyt pKs over på den anden side i pufferligningen, så der står log(nb / ns) = pH − pKs. Når du kender logaritmen til et tal, finder du tallet ved at opløfte 10 til logaritmen.

  1. Kulsyre, H2CO3, er syren. Hydrogencarbonat, HCO3−, er basen.

  2. Der er mest base. pH er højere end pKs, og så findes stoffet mest på baseform.

  3. Hydrogencarbonat fanger oxoniumionerne:

HCO3− + H3O+ → H2CO3 + H2O

  1. Kulsyren, der bliver dannet, står i ligevægt med carbondioxid. Når du trækker vejret hurtigere, kommer du af med carbondioxiden, og så forsvinder kulsyren igen. Forholdet mellem base og syre holder sig, og pH bliver ved 7,4.

  2. Blodet er bedst beskyttet mod syre. Der er omkring 10 gange så meget base som syre, så der er meget hydrogencarbonat til at fange oxoniumioner, men kun lidt kulsyre til at fange hydroxidioner.

  3. Pufferligningen giver

\[ \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = \mathrm{pH} - \mathrm{p}K_\mathrm{s} = 7{,}40 - 6{,}35 = 1{,}05 \]

\[ \frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}} = 10^{1{,}05} = 11 \]

Der er 11 gange så meget hydrogencarbonat som kulsyre.

Opgaver med fødevaretema

Syltelage, yoghurt og eddike med natron holder alle pH fast, fordi de indeholder en svag syre sammen med dens korresponderende base.

Opgave B6.7.mad.1: Lagen til syltede agurker

En lage til syltede agurker indeholder 0,50 mol ethansyre og 0,050 mol natriumethanoat i hver liter. Natriumethanoat bruges i fødevarer som surhedsregulerende middel. For ethansyre er pKs = 4,76.

  1. Hvor mange gange så meget syre som base er der i lagen?
  2. Beregn pH i lagen.
  3. Den bakterie, der danner pølsegift, kan ikke vokse, når pH er under 4,6. Er lagen sur nok?
  4. Agurkerne afgiver vand, så lagen bliver fortyndet. Hvad sker der med pH?
  5. Hvad er fordelen ved, at lagen er et puffersystem?

Brug pufferligningen. Syren og basen er opløst i det samme volumen, så du kan sætte de to stofmængder pr. liter direkte ind.

Forholdet mellem base og syre er 0,050 mol / 0,50 mol = 0,10. Se i tabellen under figuren med fordelingen, hvad forholdet 1 : 10 betyder for pH. Til spørgsmål d: Ændrer fortynding på forholdet?

  1. Der er 10 gange så meget syre som base.

  2. Pufferligningen giver

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 4{,}76 + \log\left(\frac{0{,}050\ \mathrm{mol}}{0{,}50\ \mathrm{mol}}\right) = 3{,}76 \]

  1. Ja. pH er 3,76, og det er et godt stykke under 4,6.

  2. pH ændrer sig ikke. Fortynding ændrer ikke forholdet mellem base og syre.

  3. pH holder sig næsten konstant, selv om lagen bliver fortyndet, eller der kommer lidt syre eller base fra agurkerne. Lagen bliver ved med at være sur nok til at holde bakterierne væk.

Opgave B6.7.mad.2: Mælkesyre i yoghurt

Når mælk bliver til yoghurt, danner bakterier mælkesyre, CH3CH(OH)COOH. Mælkesyres korresponderende base hedder lactat, CH3CH(OH)COO−. Mælkesyre har pKs = 3,86. I 100 g yoghurt er der 3,0 mmol mælkesyre og 6,0 mmol lactat.

  1. Er pH i yoghurten over eller under 3,86? Svar, før du regner.
  2. Beregn pH i yoghurten.
  3. Yoghurten står lunt, og bakterierne danner 3,0 mmol mælkesyre mere. Stofmængden af lactat ændrer sig ikke. Beregn den nye pH.
  4. Frisk mælk har pH 6,7. Hvilken form vil mælkesyre næsten kun findes på ved den pH? Begrund svaret.

Mælkesyre er puffersystemets syre, og lactat er basen. Brug pufferligningen med stofmængder.

I spørgsmål c er der 6,0 mmol mælkesyre og 6,0 mmol lactat. Til spørgsmål d: pH 6,7 ligger næsten 3 enheder over pKs. Se i tabellen under figuren med fordelingen, hvad 2 enheder over betyder.

  1. Over 3,86, fordi der er mest af basen.

  2. Pufferligningen giver

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 3{,}86 + \log\left(\frac{6{,}0\ \mathrm{mmol}}{3{,}0\ \mathrm{mmol}}\right) = 4{,}16 \]

  1. Nu er der 6,0 mmol mælkesyre og 6,0 mmol lactat. Der er lige meget syre og base, så pH = pKs = 3,86. Yoghurten er blevet mere sur.

  2. Som lactat. pH 6,7 ligger næsten 3 enheder over pKs. Allerede 2 enheder over er 99 % på baseform, så her er det mere end 99 %.

Opgave B6.7.mad.3: Eddike og natron

Hælder du natron i eddike, bruser det. Hydrogencarbonat fra natronen reagerer med ethansyre, og der dannes carbondioxid:

CH3COOH + HCO3− → CH3COO− + H2O + CO2

Carbondioxiden bobler væk, så reaktionen går til ende. 100 mL eddike indeholder 80 mmol ethansyre. Der tilsættes natron med 20 mmol hydrogencarbonat. For ethansyre er pKs = 4,76.

  1. Lav skemaet med Før, Ændring og Efter under reaktionsskemaet.
  2. Forklar, hvorfor blandingen er et puffersystem, når det er holdt op med at bruse.
  3. Beregn pH i blandingen.
  4. Hvor mange mmol hydrogencarbonat skal der tilsættes i alt, for at pH bliver 4,76?
  5. Hvad sker der med puffersystemet, hvis der tilsættes 80 mmol hydrogencarbonat i alt?

Skemaet stilles op på samme måde som i eksemplet saltsyre i et puffersystem. Her er det ethansyre, der bliver brugt, og ethanoat, der bliver dannet. Fra start er der ingen ethanoat.

Efter reaktionen er der 60 mmol ethansyre og 20 mmol ethanoat. Til spørgsmål d: pH er lig med pKs, når der er lige meget syre og base. Hvor stor en del af syren skal så laves om til base?

  1. Skemaet:
CH3COOH + HCO3− → CH3COO− + H2O + CO2
Før 80 mmol 20 mmol 0 mmol
Ændring −20 mmol −20 mmol +20 mmol
Efter 60 mmol 0 mmol 20 mmol

  1. Blandingen indeholder nu både den svage syre, ethansyre, og dens korresponderende base, ethanoat, i mængder, der ligner hinanden.

  2. Pufferligningen giver

\[ \mathrm{pH} = \mathrm{p}K_\mathrm{s} + \log\left(\frac{n_\mathrm{b}}{n_\mathrm{s}}\right) = 4{,}76 + \log\left(\frac{20\ \mathrm{mmol}}{60\ \mathrm{mmol}}\right) = 4{,}28 \]

  1. Der skal tilsættes 40 mmol i alt. Så er halvdelen af syren lavet om til base, og der er 40 mmol af hver.

  2. Så er al ethansyren brugt. Opløsningen indeholder kun basen ethanoat og er ikke længere et puffersystem. Der er ingen syre tilbage til at fange tilsat base.