Nedenfor er en transkripsjon av dette tvilsomme spørsmålet:

En svak monobasisk organisk syre $ \ ce {HA} $ er løselig i både vann og $ \ ce {CHCl3} $. $ \ pu {500.0 cm3} $ av en løsning på $ \ ce {HA} $ i $ \ ce {CHCl3} $, med en konsentrasjon på $ \ pu {0,057 mol dm-3} $, rystes godt med $ \ pu {500,0 cm3} $ vann og tillatt å oppnå likevekt ved $ \ pu {27 ° C} $. Et vandig lag og $ \ ce {CHCl3} $ lag skilles deretter ut; pH i det vandige laget er funnet å være 3,21 under disse forholdene.

Dissosiasjonskonstanten på $ \ ce {HA} $ i vann ved $ \ pu {27 ° C} $ er $ \ pu { 1E-5 mol dm-3} $.

  1. Beregn delingskoeffisienten ved $ \ pu {27 ° C} $ for fordelingen av $ \ ce {HA} $ mellom vann og $ \ ce {CHCl3} $.
  2. I et andre eksperiment, en ytterligere $ \ pu {500.0 cm3} $ del av den samme $ \ ce {HA} $ løsningen i $ \ ce {CHCl3} $ der konsentrasjonen av $ \ ce {HA} $ er $ \ pu {0,057 mol dm-3} $, ristes godt med $ \ pu {500,0 cm3} $ av en $ \ pu {0,027 mol dm-3} $ vandig $ \ ce {NaOH} $ -løsning og tillatt å nå likevekt ved $ \ pu {27 ° C} $.

    Beregn $ \ mathrm {pH} $ for det vandige laget under disse forholdene.

  3. Oppgi forutsetningene du legger til, hvis noen, i beregningene ovenfor.

Min løsning for Spørsmål 1.

  • Siden pH er gitt, blir $ \ ce {[H ^ +] (aq)} $ bestemt av

\ begin {align } \ mathrm {pH} & = – \ log [\ ce {H ^ + ~ (aq)}] \\ [\ ce {H ^ +} ~ (\ ce { aq})] & = 10 ^ {- 3.21} \\ & = 6.16 \ cdot 10 ^ {- 4} ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} \\ \ end {align}

  • Ved å bruke $ K_ \ mathrm {a} $ på riktig måte, blir $ [\ \ {HA } ~ ({\ ce {aq}})] $ til stede i vandig lag er $ 0,038 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} $.

  • Neste , $ [\ ce {HA} ~ (\ ce {aq})] $ til stede i det organiske laget kan bestemmes ved å trekke $ [\ ce {HA} ~ ({\ ce {aq}})] $ til stede i vandig lag fra den opprinnelige konsentrasjonen av $ [\ ce {HA} ~ ({\ ce {aq}})] $, noe som resulterer i $ 0,019 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} $.

  • Til slutt fikk jeg $ K_ \ mathrm {D} = \ dfrac {[\ ce {HA} _ \ mathrm {vandig ~ lag}]} {[\ \ {HA} _ \ mathrm {organisk ~ lag}]} = \ dfrac {0,038 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} {0,019 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} = 2 $.

Jeg håper at dette er riktig, men jeg er ikke helt sikker.

Min ufullstendige løsning for spørsmål 2.

  • Reaksjonen mellom $ \ ce {HA} $ og $ \ ce {NaOH} $ er

$$ \ ce {HA} ~ (\ ce {aq}) + \ ce { NaOH} ~ (\ ce {aq}) \ longrightarrow \ ce {NaA} ~ (\ ce {aq}) + \ ce {H2O} ~ (\ ce {l}) $$

  • Antall mol på $ \ ce {NaOH} $ til stede er $ 0,0135 ~ \ mathrm {mol} $.

Jeg er forvirret med konsentrasjonen på $ \ ce {HA} $ som Jeg trengte å ta for denne beregningen. Opprinnelig har jeg funnet konsentrasjonen av $ \ ce {HA} $ til stede i organisk lag som $ 0,019 ~ \ mathrm {mol ~ dm ^ {- 3}} $. Må jeg bruke det her eller $ 0,057 ~ \ mathrm {mol ~ dm ^ {- 3}} $?

Hva er forutsetningene jeg må anta for å ta ut denne beregningen?

Kommentarer

  • Deretter kan [HA (aq)] til stede i det organiske laget bestemmes ved å trekke [HA (aq) ] til stede i vandig lag fra den opprinnelige konsentrasjonen av [HA (aq)], noe som resulterer i // Typo den siste biten skal være fra den opprinnelige konsentrasjonen av [HA (CHCl3)], som resulterer i // Også $ K_D = 2,0 $ når man vurderer betydelige tall
  • For del 2 vet du at det er 0,019 mol totalt (a) HA i CHCl3 (b) HA i H20 (c) A ^ – i H2O // Du vet også hvordan HA vil skille mellom CHCL3 og vann. // Du vet også hvordan H +, A- og HA forholder seg i vann via Ka // Du vet også at $ \ ce {Na + + H + = A ^ – + OH ^ -} $ slik at du har nok ligninger til å løse for alle ukjente.

Svar

Likevekt er virkelig avhengig av artenes kjemiske aktiviteter, ikke deres konsentrasjoner. Så en overordnet antagelse for begge deler er at aktivitetene til den kjemiske arten er den samme som konsentrasjonen. Det er rimelig for disse løsningene. Som en tommelfingerregel er antagelsen dicey for løsninger med konsentrasjoner over 0,1 molar.

Jeg tror du er veldig nær riktig løsning for del 1 , men jeg vil si det litt annerledes.

  • Siden pH er gitt, $ \ ce {[H ^ +]} $ i den vandige fasen bestemmes av

$ [\ ce {H ^ +}] = 10 ^ {- \ mathrm {pH}} = 10 ^ {- 3.21} = 6.2 \ cdot 10 ^ {- 4} ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} $

Mantissaen til pH har bare to signifikante tall, så bør $ \ ce {[H ^ +]} $

  • Vi vet at ladningene i det vandige laget må balansere så $ \ ce {[H ^ +] = [A ^ -] + [OH ^ -]} $, men $ \ ce {[A ^ -] > > [OH ^ -] } $ slik at vi kan anta at $ \ ce {[H ^ +] = [A ^ -]} $

  • Bruk av $ \ ce {[H ^ +] = [ A ^ -]} $ $ K_ \ mathrm {a} $ ligningen kan løses for $ \ ce {[HA]} $ til stede i vandig lag som gir $ 0,038 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3} } $.

$$ \ ce {[HA]} = \ dfrac {\ ce {[H ^ +] [A ^ -]}} {1 \ times10 ^ {- 5}} = \ dfrac {(6.2 \ times10 ^ {- 4}) ^ 2} {1 \ times10 ^ {- 5}} = 0,038 $$

  • Deretter er $ \ ce {[A -]} $ i den vandige fasen ubetydelig sammenlignet med $ \ ce {[HA]} $ i den vandige fasen, så molene $ $ ce {HA} $ til stede i organisk lag kan bestemmes ved å trekke fra ng molene $ \ ce {HA} $ tilstede i vandig lag (0,038 * 0,5 = 0,019) fra de første molene på $ \ ce {HA} $ (0,057 * 0,50 = 0,029), noe som resulterer i en sluttkonsentrasjon på $ 0,020 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} $ av $ \ ce {HA} $ i det organiske laget.

  • Til slutt, $ K_ \ mathrm {D } = \ dfrac {[\ ce {HA} _ \ mathrm {vandig ~ lag}]} {[\ ce {HA} _ \ mathrm {organisk ~ lag}]} = \ dfrac {0,038 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} {0,020 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} = 1,9 $

$ \ ce {[HA]} $ i begge lag er kjent for to viktige figurer, slik at $ K_D $ verdi bør også ha to betydelige tall.

For spørsmål 2.

  • Reaksjonen mellom $ \ ce {HA } $ og $ \ ce {NaOH} $ i vandig løsning er, som du bemerket,

$$ \ ce {HA + NaOH – > Na ^ + + A ^ – + H2O} $$

  • Anta ingen av $ \ ce {NaA} $ migrerer til den organiske fasen.

  • Anta at det heller ikke dannes noen $ \ ce {NaA} $ i vannfasen, det vil si at både $ \ ce {Na ^ +} $ og $ \ ce {A ^ -} $ ioner er fullstendig solvert.

  • Siden $ \ ce {[Na ^ +]} = 0,027 $ og volumet er 0,5000 $ \ mathrm {dm} ^ {- 3} $, er antall mol av $ \ ce {NaOH} $ til stede er $ 0,0135 $.

  • Startet med 0,0295 mol HA totalt, så løsningen vil være sur.

  • Siden kostnadene må balansere $ \ ce {[Na ^ +] + [H ^ +] = [A ^ -] + [OH ^ -]} $, men $ \ ce {[A ^ -] > > [OH ^ -]} $ og $ \ ce {[Na ^ +] > > [H ^ +]} $ so $ \ ce {[Na ^ +] \ approx [A ^ -]} $ som betyr at det er $ 0,0135 $ mol $ \ ce {[A ^ -]} $ i den vandige løsningen, og 0,016 mol $ \ ce {HA} $ delt mellom den vandige fasen og den organiske fasen.

  • Fra over $ 0,016 = \ ce {0,5 [HA] _ {aq} + 0,5 [HA] _ {org}} $ og med $ K_D $ kan vi bestemme $ \ ce {[HA] _ {aq} = 0.021} $ og $ \ ce {[HA] _ {org} = 0.011} $

  • Vi kan bruke $ K_a $ å løse for $ \ ce {[H ^ +]} $

\ begin {align} 1 \ times10 ^ {- 5} & = \ dfrac {\ ce {[H ^ +] [A -]}} {\ ce {[HA]}} \\ \ ce {[H ^ +]} & = \ dfrac {1 \ ganger 10 ^ {- 5} \ ce {[HA]}} {\ ce {[A ^ -]}} = \ dfrac {(1 \ ganger 10 ^ {- 5} ) (0.021)} {0.027} = 7.7 \ times10 ^ {- 6} \\ \ mathrm {pH} & = 5,11 \ end {align}

Kommentarer

  • Karboksylsyrer i organiske løsningsmidler danner normalt dimerer, dette vil gjøre beregningene mye vanskeligere. Jeg tror det kan være umulig å få et godt svar på dette spørsmålet med det som er gitt i spørsmålet.

Svar

Jeg synes spørsmålet er litt smart og kan trenge dypere analyse, en monobasisk organisk syre kan ha karboksylsyregruppe og amingruppe, begge kan eksistere i vandig form ved dissosiasjon eller ved hydrogenbinding. Ved den ovennevnte likevekten og den fortynnede startkonsentrasjonen vil det være ioniske former i vann og molekylære former i vandig form. Summen HA og ioner i den likevekten er i vandig form, og kan være noen molekyler i organisk fase hvis summen er mindre enn de opprinnelige mol. Så her ser det ut til at ingen betydelig mengde er i $ \ ce {CHCl3} $ -fasen. Fra mitt synspunkt.

Kommentarer

  • Du kan ‘ t bare legge til en amingruppe for denne typen problemer.

Legg igjen en kommentar

Din e-postadresse vil ikke bli publisert. Obligatoriske felt er merket med *