En ymmärrä Etikkahappo-asetaattipuskurin periaatetta. Kemian kirjan ohjeen mukaan purkuriliuos valmistetaan lisäämällä natriumasetaattia (CH3OONa) tähän liuokseen:
CH3OOH H20 CH3OO H3O
Kuitenkin Le Chatelierin periaatteen mukaan systeemin pitäisi vastustaa muutosta, niin että tasapainovakio säilyy samana. Eli kun ylimääräistä reaktiotuotetta (asetaattia) lisätään, niin sen pitäisi muuttua lähtöaineeksi. Tämän periaatteen mukaanhan valmiissa liuoksessa pitäisi olla vain hieman enemmän etikkahappoa ja asetaattia ja vähemmän oksoniumioneita.
Tällöinhän asetaatin lisääminen olisi lähes hyödytöntä? Etikkahapon ja asetaatin määräsuhteet säilyisivät lähestulkoon samana. Eikö silloin saman ajaisi kun sekoitettaisiin vähän enemmän pelkää etikkahappoa puhtaaseen veteen? Saataisiin reaktiotuotteita juuri sen verran kuin tasapainovakio mahdollistaa. Mihin siis perustuu se että puskuriliuos valmistetaan lisäämällä heikon hapon vastinemästä? Miten asetaatti saadaan pysymään asetaattina?
CH3OOH H20 CH3OO H3O
Kuitenkin Le Chatelierin periaatteen mukaan systeemin pitäisi vastustaa muutosta, niin että tasapainovakio säilyy samana. Eli kun ylimääräistä reaktiotuotetta (asetaattia) lisätään, niin sen pitäisi muuttua lähtöaineeksi. Tämän periaatteen mukaanhan valmiissa liuoksessa pitäisi olla vain hieman enemmän etikkahappoa ja asetaattia ja vähemmän oksoniumioneita.
Tällöinhän asetaatin lisääminen olisi lähes hyödytöntä? Etikkahapon ja asetaatin määräsuhteet säilyisivät lähestulkoon samana. Eikö silloin saman ajaisi kun sekoitettaisiin vähän enemmän pelkää etikkahappoa puhtaaseen veteen? Saataisiin reaktiotuotteita juuri sen verran kuin tasapainovakio mahdollistaa. Mihin siis perustuu se että puskuriliuos valmistetaan lisäämällä heikon hapon vastinemästä? Miten asetaatti saadaan pysymään asetaattina?
Vastaukset 8
Vanhimmat
Tuli typo tossa etikkahapon kaavassa, mutta ymmärtänette varsinaisen kysymykseni kuitenkin?
Parhaiten se mielestäni näkyy titrauskäyrältä.
http://fi.wikipedia.org/wiki/Happo-emästitraus
Puskuriliuksessa pienet emäs- tai happolisäykset eivät muuta pH:ta juurikaan. Vastaavasti neutraalissa liuoksessa (titrauksen ekvivalenttikohdalla) yksikin pisara aiheuttaa suuren muutoksen.
Pelkästä reaktioyhtälöstä ei näy tasapainovakio eikä tasapainokonsentraatiot.
Mutta jos sekoitan veteen pelkkää etikkahappoa, niin onko se jo puskuriliuos? Happohan protolysoituu pieneltä osin asetaattia. Ja jos lisään tähän lievästi happamaan liuokseen asetaattia, niin miksi se ei muutu samoin tein etikkahapoksi?
Le Chatelierin sääntö pätee tässäkin. Osa asetaatista muuttuu etikkahapoksi, kunnes liuos on taas tasapainossa. Tällöin vetyionikonsentraatio laskee, eli pH muuttuu vähemmän happamaksi. Jos tähän liokseen nyt lisätään mitä tahansa happoa, lisää asetaattia muuttuu etikkahapoksi ja taas pH palautuu neutraalimmaksi.
Samalla lailla puskurivaikutus näkyy jos lisätään emästä. Silloin H -konsentraatio ensin laskee. Liuos pyrkii jälleen tasapainoon ja etikkahappoa hajoaa asetaatiksi ja H -ioneiksi jolloin pH palautuu lähelle alkuperäistä.
Puskuriliuos siis pystyy vastustamaan pH:n muutosta.
Toinen selitysyritys:
Kvantitatiivinen tarkastelu voisi auttaa hahmottamaan, mitkä tekijät ovat pääosassa missäkin vaiheessa.
Tasapainovakion Ka kaava löytyy esim. tästä:
http://www.dartmouth.edu/~chemlab/chem3-5/acid1/full_text/chemistry.html
Kun liukosessa on vain osittan dissosioitunutta heikkoa happoa, sillä ei ole juuri puskurikapasiteettia happolisäystä vastaan. Tämä ehkä tuntuu helpommalta ymmärtää? Mutta eipä sillä ole kummoista puskurikapasiteettia emäslisäystäkään vastaan. Tämä ei oiken selviä, ellei suorita kvantitatiivista tarkastelua.
Tässä kuvassa voisi näkyä laskennallinen titraus:
http://www.saunalahti.fi/rjaaskel/1/Menu/OOo/Titraustaulukko.gif
Jos laskentataulukon kaavat kiinnostavat, niin ne löytyvät tästä:
http://www.saunalahti.fi/rjaaskel/1/Menu/OOo/Titraus.ods
Le Châtelier'n periaate sanoisi, että muutos on vähäisempi kuin ilman tasapainoista reaktioseosta. Tämähän pätee myös siinä titrauksen alussa. Jos etikkahappoa ei olisi, ensimmäinenkin pisara emästä veisi pH:n emäksiselle puolelle. Le Châtelier'n periaate ei kuitenkaan ihan suoraan sano, missä vaiheessa se puskurikapasiteetti on maksimissaan.
Ja käytännössä asetaattilisäys on sama asia kuin että lisättäisiin etikkahappoa ja se lisätty osa sitten neutraloitaisiin. Näin siis titrauskäyrän pitäisi kuvata tätä puskurointiominaisuutta aika hyvin, vaikka se puskuriliuos valmistetaankin paremmin vaa'alla kuin byretillä.
Kiitoksia vastauksistanne. Eli oikeilla jäljillä ollaan oltu. Jotenkin tämä on vaan ollut vaikea hahmottaa. Vähän niin kuin tavallaan liiankin yksinkertaista... tai ei nyt ehkä sentään niinkään...
>
Ei, vaan kun asetaattia lisätään, niin yhä pienempi osa etikkahaposta dissosioituu.
Asetaatti-ioni itsessään on toki heikko emäs eli se voi napata vedeltä protonin ja muodostaa näin etikkahappoa. Le Chatelierin periaate pätee tähänkin. Liuos sisältää jo reaktiotuotetta (etikkahappoa), joten tasapaino siirtyy lähtöaineiden (asetaatin) suuntaan eikä reaktiota juuri tapahdu. Puskuriliuokseen lisätty etikkahappo pysyy siis pääosin dissosioitumattomana happona ja asetaatti vapaina ioneina.
Konjugaattiemäksen lisääminen parantaa liuoksen puskurikapasiteettia. Puskurikapasiteetti on suurimmillaan kun [HA]/[A-]=1. Tämän voi havaita Henderson-Hasselbalchin yhtälöstä.
" Liuos sisältää jo reaktiotuotetta (etikkahappoa), joten tasapaino siirtyy lähtöaineiden (asetaatin) suuntaan"
Minä näin asian niin että lähtöaine on etikkahappo ja lisään reaktiotuotetta, eli asetaattia. Asian voi toki nähdä tasan kahdella tavalla ja minua kiinnostaakin, että mikä määrittää miksi ensin mainittu tapa on se oikea.
"Ei, vaan kun asetaattia lisätään, niin yhä pienempi osa etikkahaposta dissosioituu"
Eli kun natriumasetaattia lisätään, niin se dissosioituu asetaatiksi ja natriumioniksi? Happovakion "mielestä" asetaattia on nyt "liikaa" suhteessa etikkahappoon. Osa "Ylimääräisestä" asetaatista reagoi oksoniumionien kanssa muuttuen etikkahapoksi, mutta ensisijaisesti etikkahapon protolysoituminen hidastuu ja näin ollen sen suhteellinen osuus lisääntyy. Näin palataan happovakion edellyttämään tasapainotilaan ja samalla liuoksen pH nousee jonkun verran? Menikö oikein?
Olen saanut selvitystä miten puskuriliuos toimii titrauskäyrien yms esimerkkien avulla. Mutta minä tässä sittenkin vielä yritän vasta ymmärtää miten puskuriliuos muodostuu. Siitä kun vielä saisi jonkin pylväskuvaajan miten etikkahappoliuoksen komponenttien suhteelliset osuudet muuttuvat kun siihen lisätään asetaattia.