JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 2(2)

Transkript

1 KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi JÄMVIKT i LÖSNING A: Kap 12 Föreläsning 2(2) mer löslighetsprodukt!

2 12.9 The common ion effect utsaltning[utfällning] genom tillsats av samma jonslag BAKGRUND Många metalljoner bildar hydroxider vid ph 7 som faller ut. [jfr deponier!] Den fria metalljonhalten bestäms av löslighetsprodukten, K sp REAKTION exempel Al 3+ Al 3+ (aq) + 3 H 2 O Al(OH) 3 (s) + 3H + Reaktion ger sur lösning! ÖVER ph ca 7.5 löses hydroxiden delvis upp: Al(OH) 3 (s) Al 3+ (aq) + 3 OH - (aq) K sp = 1.0E-33 Tabell 12.4 a=1 s 3s Uppskattning av ungefärlig halt Al 3+ över Al(OH) 3 (s): s(3s) 3 = K sp s = 2.5E-9 M ALLTSÅ: Mycket låg halt Al 3+ (aq) FRÅGA: Kan man sänka halten Al 3+ (aq) ytterligare?

3 Strategi för sänkning av metalljonhalt TILLSATS AV MER OH - : SKJUTER JÄMVIKTEN ÅT VÄNSTER dvs åt reaktanter BERÄKNING för olika [OH - ] Al(OH) 3 (s) Al 3+ (aq) + 3 OH - (aq) K sp = 1.0E-33 Tabell 12.4 a = 1 s [OH - ] HÄR: K sp = s[oh - ] 3 [OH - ] K sp s = [Al 3+ (aq)] 1E-7 s(1e-7) 3 1.0E s(0.1) 3 1.0E s(1.0) 3 1.0E s(4.0) 3 1.5E-35 SLUTSATS: Förvaring i basisk miljö minimerar Al 3+ (aq) MEN! Det blir problem då det läcker ut och ph stiger!

4 Beräkna effekten av utsaltning EXEMPEL 12.9 Beräkna lösligheten av AgCl(s) i NaCl(aq) VI VET: [NaCl(Aq)] = 1.0E-4 M K sp = 1.6E-10 M VAD VÄNTAR VI OSS?!

5 12.10 Utfällningar Selektiv utfällning som analysredskap PROBLEM: Analys av lösningar med flera metalljoner STRATEGI: Fäll ut metaljonerna selektivt tex vid olika ph och/eller tillsatser analys av färre metaljoner åt gången Fe 2+ (aq) Ni 2+ (aq) + OH - Ni 2+ (aq) + OH- Fe(OH) 2(s) Ni(OH) 2 (s)

6 Hur vet man att allt faller ut och att rätt jon finns i lösning? Fe 2+ (aq) Ni 2+ (aq) + OH - Ni 2+ (aq) + OH - Fe(OH) 2 (s) Ni(OH) 2 (s) SVAR: Löslighetskonstanterna bestämmer! REDSKAP: Fällning bildas då Q* > K sp För upplösning av salt M(OH) n är Q = [M n+ ] start ([OH] start) n JFR reaktionen: M(OH) n M n+ + n OH - *Q = aktivitetsprodukt

7 Blandning av 2 lösningar vad faller ut? EXEMPEL Faller något ut om lika volymer 0.2 M Pb(NO 3 ) 2 (aq) och KI(aq) blandas?

8 12.11 Selektiv utfällning Användning av K sp för att förutsäga i vilken ordning salter faller ut EXEMPEL Utfällning av Mg 2+ och Ca 2+ ur havsvatten m.hj.a. fast NaOH(s)

9 12.12 Att lösa upp utfällningar Fe 2+ (aq) Ni 2+ (aq) + OH - Ni 2+ (aq) + OH- Fe(OH) 2 (s) Ni(OH) 2 (s) Måste lösas upp innan analys STRATEGI: Manipulering av jämviktsläget Ni(OH) 2 (s) Ni 2+ (aq) + 2 OH - + H 3 O + 2 H 2 O

10 Strategier exempel olika salter HYDROXIDER tillsats av syra Ex) Ni(OH) 2 (s) Ni 2+ (aq) + 2 OH - (aq) KARBONATER tillsats av syra OH - + H 3 O + 2 H 2 O RESULTAT: mer Ni 2+ i lösning Ex) ZnCO 3 (s) Zn 2+ (aq) + CO 3 2- (aq) CO H 3 O + H 2 CO 3 RESULTAT: mer Zn 2+ i lösning SULFIDER tillsats av oxiderande syra Ex) CuS(s) Cu 2+ (aq) + S 2- (aq) 3 S HNO 3 2 S(s) + 2 NO(g) + 4 H 2 O(l) + 6 NO 3 - RESULTAT: mer Cu 2+ i lösning

11 12.13 Komplexbildning Ytterligare en strategi för upplösning av svårlösliga salter SPECIELLT LÄMPLIG FÖR ÖVERGÅNGSMETALLERNA! Fenomen: Maskering av metalljoner Ag+ AgCl(s) + 2 NH 3 (aq) + Cl - (aq) Ag(NH 3 ) 2+ (aq) Ag+ EXEMPEL 12.12: Hur mycket AgCl(s) löses i 0.1 M NH 3?

12 12.14 Kvalitativ analys PROBLEM: Komplexa provblandingar svåranalyserade STRATEGI: Separera h.hj.a selektiv utfällning standardiserade metoder finns med protokoll! + HCl(aq) + H 2 S(g) + NH 3 (aq) PROV SUR Dekantera ovanlösningen SUR Dekantera ovanlösningen BASISK Analys av ovanlösning Svårlösliga klorider Svårlösliga sulfider Mer lättlösliga sulfider Hg 2 Cl 2 PbCl 2 AgCl Sb 2 S 3 Bi 2 S 3 HgS, CuS, CdS ZnS, NiS FeS, MnS

13 Repetition Henderson-Hasselbach ekvationen för beräkning av ph i buffert - OK att använda - viktigast att förstå när den är applicerbar - egentligen helt onödig! Buffertkapacitet -bra ph område ca ; pk a 1 < ph < pk a + 1 Utseende titrerkurva - Stark syra + stark bas; ekvivalenspunkt vid ph = 7 - Svag syra + stark bas; ekvivalenspunkt vid ph > 7 (stark bas genereras) - Svag bas + stark syra; ekvivalenspunkt vid ph < 7 (stark syra genereras) - Titrerkurva polyprotolyter; H 2 SO 4, H 2 SO 3, H 2 CO 3, H 3 PO 4 + stark bas (OH - ) Indikatorer - Funktion och använding (varför fungerar de? Matchning av indikator titrering) Löslighetsprodukt

14 Vad finns mer i rödslam? bildas vid framställing av Al(s) Bauxiten består av aluminiumoxid och aluminiumhydroxid, men även järnmineral*, titanoxider** och aluminiumsilikater***. [1] *Sannolikt Fe(OH) 3 (s) dvs rost! ** Tex TiO, vitt pigment som används i färg *** Silikater SiO 2 vanlig sand VAD ÄR FARLIGT?! OH - (aq) pga det höga koncentrationen NaOH/KOH täcker sannolikt torra partiklar - Tungmetaller kan inte uteslutas; ex) Hg, Cr, As - Partiklar [1] KÄLLA: Jernkontorets forskning; Rapport nr D182, U Lindunger & E Stark