Mai jos este o transcriere a această întrebare îndoielnică:

Un acid organic monobazic slab $ \ ce {HA} $ este solubil atât în apă, cât și în $ \ ce {CHCl3} $. $ \ pu {500,0 cm3} $ dintr-o soluție de $ \ ce {HA} $ în $ \ ce {CHCl3} $, cu o concentrație de $ \ pu {0,057 mol dm-3} $, se agită bine cu $ \ pu {500,0 cm3} $ de apă și lăsat să atingă echilibrul la $ \ pu {27 ° C} $. Un strat apos și un strat $ \ ce {CHCl3} $ apoi se separă; pH-ul stratului apos este de 3,21 în aceste condiții.

Constanta de disociere a $ \ ce {HA} $ în apă la $ \ pu {27 ° C} $ este $ \ pu { 1E-5 mol dm-3} $.

  1. Calculați coeficientul de partiție la $ \ pu {27 ° C} $ pentru partiția $ \ ce {HA} $ între apă și $ \ ce {CHCl3} $.
  2. Într-un al doilea experiment, o altă porțiune de $ \ pu {500,0 cm3} $ din aceeași soluție $ \ ce {HA} $ în $ \ ce {CHCl3} $ în care concentrația $ \ ce {HA} $ este $ \ pu {0,057 mol dm-3} $, se agită bine cu $ \ pu {500,0 cm3} $ dintr-un $ \ pu {0,027 mol dm-3} $ apos $ Soluția \ ce {NaOH} $ și permisă atingerea echilibrului la $ \ pu {27 ° C} $.

    Calculați $ \ mathrm {pH} $ al stratului apos în aceste condiții.

  3. Precizați ipotezele pe care le faceți, dacă există, în calculele de mai sus.

Soluția mea pentru Întrebarea 1.

  • Deoarece pH-ul este dat, $ \ ce {[H ^ +] (aq)} $ este determinat de

\ 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}

  • Aplicând în mod corespunzător $ K_ \ mathrm {a} $, $ [\ ce {HA } ~ ({\ ce {aq}})] $ prezent în stratul apos este de $ 0,038 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} $.

  • Următorul , $ [\ ce {HA} ~ (\ ce {aq})] $ prezent în stratul organic poate fi determinat scăzând $ [\ ce {HA} ~ ({\ ce {aq}})] $ prezent în strat apos din concentrația inițială de $ [\ ce {HA} ~ ({\ ce {aq}})] $, care are ca rezultat $ 0.019 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} $.

  • În cele din urmă, am primit $ K_ \ mathrm {D} = \ dfrac {[\ ce {HA} _ \ mathrm {aqueous ~ layer}]} {[\ ce {HA} _ \ mathrm {organic ~ layer}]} = \ dfrac {0,038 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} {0,019 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} = 2 $.

Sper că acest lucru este corect, dar nu sunt foarte sigur.

Soluția mea incompletă pentru întrebarea 2.

  • Reacția dintre $ \ ce {HA} $ și $ \ ce {NaOH} $ este

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

  • Numărul de moli de $ \ ce {NaOH} $ prezent este de 0,0135 $ ~ \ mathrm {mol} $.

Sunt confundat cu concentrația de $ \ ce {HA} $ care Trebuia să iau acest calcul. Inițial am găsit concentrația de $ \ ce {HA} $ prezentă în stratul organic ca $ 0,019 ~ \ mathrm {mol ~ dm ^ {- 3}} $. Trebuie să folosesc asta aici sau 0,057 $ ~ \ mathrm {mol ~ dm ^ {- 3}} $?

Care ar fi ipotezele pe care trebuie să le asum pentru a efectua acest calcul?

Comentarii

  • Apoi, [HA (aq)] prezent în stratul organic poate fi determinat scăzând [HA (aq) ] prezent în stratul apos din concentrația inițială a [HA (aq)], care rezultă în // Typo, ultimul bit ar trebui să fie din concentrația inițială a [HA (CHCl3)], ceea ce duce la // De asemenea, $ K_D = 2.0 $ când se iau în calcul cifre semnificative
  • Pentru partea 2 știți că există 0,019 moli în total (a) HA în CHCl3 (b) HA în H20 (c) A ^ – în H2O // Știi, de asemenea, cum HA va împărți între CHCL3 și apă. // Știi, de asemenea, cum se leagă H +, A- și HA în apă prin Ka // Știi, de asemenea, că $ \ ce {Na + + H + = A ^ – + OH ^ -} $, deci ai suficiente ecuații pentru a rezolva toate necunoscute.

Răspuns

Echilibrul este într-adevăr dependent de activitățile chimice ale speciei, nu de concentrațiile lor. Deci, o ipoteză majoră pentru ambele părți este că activitățile speciilor chimice sunt aceleași cu concentrația. Acesta este un motiv rezonabil pentru aceste soluții. De regulă, pentru soluțiile cu concentrații mai mari de 0,1 molari, presupunerea este zgârcită.

Cred că sunteți foarte aproape de soluția potrivită pentru partea 1 , dar aș spune-o puțin diferit.

  • Deoarece pH-ul este dat, $ \ ce {[H ^ +]} $ în faza apoasă este determinat de

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

Mantisa din pH-ul are doar două cifre semnificative, așa că ar trebui ca $ \ ce {[H ^ +]} $

  • Știm că în stratul apos taxele trebuie să se echilibreze, așa că $ \ ce {[H ^ +] = [A ^ -] + [OH ^ -]} $, dar $ \ ce {[A ^ -] > > [OH ^ -] } $ deci putem presupune că $ \ ce {[H ^ +] = [A ^ -]} $

  • Utilizarea $ \ ce {[H ^ +] = [ A ^ -]} $ ecuația $ K_ \ mathrm {a} $ poate fi rezolvată pentru $ \ ce {[HA]} $ prezentă într-un strat apos care dă 0,038 $ ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3} } $.

$$ \ ce {[HA]} = \ dfrac {\ ce {[H ^ +] [A ^ -]}} {1 \ times10 ^ {- 5}} = \ dfrac {(6.2 \ times10 ^ {- 4}) ^ 2} {1 \ times10 ^ {- 5}} = 0.038 $$

  • Apoi, $ \ ce {[A -]} $ în faza apoasă este nesemnificativ în comparație cu $ \ ce {[HA]} $ în faza apoasă, deci moli de $ \ ce {HA} $ prezenți în stratul organic poate fi determinat prin scăderi moli de $ \ ce {HA} $ prezenți în stratul apos (0,038 * 0,5 = 0,019) din moli inițiali de $ \ ce {HA} $ (0,057 * 0,50 = 0,029), ceea ce duce la o concentrație finală de 0,020 $ ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}} $ din $ \ ce {HA} $ în stratul organic.

  • În cele din urmă, $ K_ \ mathrm {D } = \ dfrac {[\ ce {HA} _ \ mathrm {aqueous ~ layer}]} {[\ ce {HA} _ \ mathrm {organic ~ layer}]} = \ dfrac {0.038 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} {0.020 ~ \ mathrm {mol \, dm ^ {- 3}}} = 1.9 $

$ \ ce {[HA]} $ în ambele straturi este cunoscut de două figuri semnificative, astfel încât $ K_D $ valoarea ar trebui să aibă și două cifre semnificative.

Pentru întrebarea 2.

  • Reacția dintre $ \ ce {HA } $ și $ \ ce {NaOH} $ în soluție apoasă este, după cum ați menționat,

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

  • Să nu presupunem nimic $ \ ce {NaA} $ migrează în faza organică.

  • Să presupunem că nu se formează nici $ \ ce {NaA} $ în faza acvatică, ceea ce înseamnă că atât $ \ ce {Na ^ +} $ cât și $ \ ce {A ^ -} $ ioni sunt complet solvați.

  • Deoarece $ \ ce {[Na ^ +]} = 0,027 $ și volumul este de 0,5000 $ \ mathrm {dm} ^ {- 3} $, numărul de alunițe din $ \ ce {NaOH} $ prezent este de 0,0135 $ $.

  • A început cu 0,0295 moli de HA total, deci soluția va fi acidă.

  • Deoarece taxele trebuie să echilibreze $ \ ce {[Na ^ +] + [H ^ +] = [A ^ -] + [OH ^ -]} $, dar $ \ ce {[A ^ -] > > [OH ^ -]} $ și $ \ ce {[Na ^ +] > > [H ^ +]} $ deci $ \ ce {[Na ^ +] \ approx [A ^ -]} $ ceea ce înseamnă că există 0,0135 $ moli de $ \ ce {[A ^ -]} $ în soluția apoasă și 0,016 moli de $ \ ce {HA} $ împărțiți între faza apoasă și faza organică.

  • De mai sus $ 0,016 = \ ce {0,5 [HA] _ {aq} + 0,5 [HA] _ {org}} $ și folosind $ K_D $ putem determina $ \ ce {[HA] _ {aq} = 0,021} $ și $ \ ce {[HA] _ {org} = 0,011} $

  • Putem folosi $ K_a $ a rezolva pentru $ \ ce {[H ^ +]} $

\ begin {align} 1 \ times10 ^ {- 5} & = \ dfrac {\ ce {[H ^ +] [A -]}} {\ ce {[HA]}} \\ \ ce {[H ^ +]} & = \ dfrac {1 \ times 10 ^ {- 5} \ ce {[HA]}} {\ ce {[A ^ -]}} = \ dfrac {(1 \ times 10 ^ {- 5} ) (0,021)} {0,027} = 7,7 \ times10 ^ {- 6} \\ \ mathrm {pH} & = 5.11 \ end {align}

Comentarii

  • Acizii carboxilici din solvenții organici formează în mod normal dimeri, acest lucru va face calculele mult mai dificile. Cred că poate fi imposibil să obțineți un răspuns bun la această întrebare cu ceea ce este furnizat în întrebare.

Răspuns

Cred că întrebarea este puțin inteligentă și poate avea nevoie de o analiză mai profundă, un acid organic monobazic poate avea grupare acid carboxilic și grupare amină, ambele pot exista sub formă apoasă prin disociere sau prin legătură hidrogen. La echilibrul menționat anterior și la concentrația inițială diluată, vor exista forme ionice în apă și forme moleculare sub formă apoasă. Suma HA și a ionilor din acel echilibru este sub formă apoasă și ar putea fi unele molecule în fază organică dacă suma lor este mai mică decât moli inițiali. Deci, aici pare că nu există o cantitate semnificativă în faza $ \ ce {CHCl3} $. Din punctul meu de vedere.

Comentarii

  • Puteți ‘ să adăugați doar un grup de amine pentru acest tip de problemă.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *