Velkommen til video nummer 4 om syre og baser på kemi på B-niveau. I den her video skal vi kigge på puffer, og det betyder, at vi vil udføre puffervirkningen i puffersystemer, og vi skal også anvende puffervirkningen og se, hvad den egentlig gør. Det vi kigger på i dag er sådan set et særligt tilfælde af opløsninger, nemlig opløsninger, hvor vi har et korresponderende syre-base-par, hvor både syren og basen er svag. Et eksempel på det kunne være kulsyre, hvis man tager det og opløser det i vand, så vil der ske en syrebasereaktion, så vi får dannet oksonium, og vi får dannet den her hydrogeen karbonation. Det er altså en svag syre, og vi kan se, at... pKs'en for syren er 6,4, pKb for basen er 7,6. Det betyder, at de begge to er over 0, så de begge to er ikke stærke. Så tjek så far. Man kan også se, at tager man det korresponderende syre-base-pas, pKs og pKb, og lægger sammen, så giver det 14. Det stemmer også overens med, hvad vi har lært tidligere. Hvorfor er det her system så særligt spændende? Det er fordi, at det er det system, der hjælper med at regulere pH i f.eks. blod, men også i verdenshavene og søer og vandløb og sådan noget. Så det er altså noget, der hjælper med at stabilisere, hvilken pH man har. Og det at et puffersystem er rigtig væsentligt for den sammenhæng. Fordi... Disse her systemer med korsmoderende svage syre-og basepar, det er altså dem, man kalder for pufferopløsninger. Og det, som gør dem særlige, det er, at hvis man tilsætter en anden syre eller base ned i den her pufferopløsning, så ændres pH'en ikke særlig meget, i hvert fald ikke, hvis man sammenligner med, hvis man tilsætter den tilsvarende mængde syre og base ned i et system, fx rent vand, der skifter pH'en utrolig meget, hvis man tilsætter syre eller base. Og hvordan det giver mening, det kan vi prøve at se på, når vi har udledt ligningen for at regne på det her. Så det vi gerne vil udlede, det er en ligning, vi kan bruge til at finde pH, når vi har sådan nogle systemer her. Så det vil sige, at når vi har et påførselssystem, så vil vi gerne finde ud af, hvad er pH'en så. Og vi gør det, at vi starter med noget velkendt. Vi skriver syrebasereaktionen op for vores syre med vand. Og vi skriver Ks-værdien, der tilsvarer den her op. Så det vil sige, at produkterne op overbruggen... og hvad undlader vi, fordi det er en opløsningsmiddel. Og hvis man ikke kun skulle kigge på lige præcis den her reaktion, men kigge på sådan Ks værdier generelt, så er de jo opskrevet på den samme måde allesammen, nemlig vi har oxoniumkoncentrationen, vi ganger med den aktuelle koncentration af base, divideret med den aktuelle koncentration af syre. Og det er det, vi meget gerne skulle gøre her. Hvis vi så tager det, den her linje, og tager tidsdagslogoritmen på både venstre side og på højre side, så skulle vi gerne få det her ned. So far, so good. Og her vil vi så gerne bruge nogle logaritmeregneregler, for vi har nogle logaritmeregneregler, der siger, at logaritmen til to tal, man ganger med hinanden, det kan man tage og splitte op og sige, at logaritmen er den ene, plus logaritmen er den anden, det er altså det samme. Så det bruger vi på vores produkt her, hvor vi ganger de her to, så det vil vi gerne splitte op til nu at sige, at logaritmen er ks, alle nu lige med, og logaritmen er a. Roksolnumionerne, koncentrationen af dem, plus logaritmen til koncentrationen af base, divideret med koncentrationen af syren. So far, so good. Så det er den, vi tager igen. Så den går vi altså videre med. Fordi det, vi kan se nu, det er, at i den her ligning er der noget, vi kender. Vi ved jo nemlig allerede, at pH er defineret som minuslogaritmen til koncentrationen af oksonium, og PQS er defineret som minuslogaritmen til KS. Og her der står jo log til KS og log til oksonium. Så det betyder, at der er et minus, vi har galt. Så det betyder, at her må vi altså have der til at stå minus PQS, og her må der stå minus pH. Danske tekster af Nicolai Winther Og så har vi den her logaritme til base over syre, som vi ikke rigtig har et andet smart ord for. Men det er sådan set også meget fint, fordi pH'en var jo den, vi gerne ville kunne bestemme. Så hvis vi nu bare, man kan sige, får isoleret vores pH, hvis vi nu plusser pH på begge sider, og så plusser PKS på begge sider, så skal vi gerne få lige, der ser sådan her ud, hvor pH er altså lige med PKS plus logaritmen til koncentrationen af basen, divideret med koncentrationen af syren. Og det her er altså på... Med den her kan vi finde ud af, hvad er pH i et puffersystem, hvor det gælder, at man har svag syre og svag base. Og det er også sådan, at hvis man nu kigger specifikt ind på den brøk her, så gælder der jo det, at man kan sige, at koncentrationen for basen og syren er jo i samme opløsning, så man kan sige, at volumen i de to opløsninger er lige stor. Så hvis vi nu tager og ganger med volumen både over og under den her prøveekstreg, så får vi stofmængdeforholdet i stedet for koncentrationsforholdet. Så den her måde at opskrive påforligning på er også okay. De virker begge to, der er ikke rigtig nogen forskel. Det er kun et spørgsmål om, om man har fået opgivet noget med stofmængde eller noget med koncentration. Så vælger man selv. Lad os lige prøve at kigge på, hvad der sker, hvis man nu har sådan et puffersystem. Så her har jeg opskrevet vores kulsyresystem, og jeg har skrevet op her, at vi vil tilsætte noget stærk base. Så hvis vi prøver at kigge på systemet, før vi tilsætter stærk base, så har jeg skrevet her, at vi kunne have f.eks. 0,050 mol kulsyre og så nærmest 0 mol hydroxid. Der er selvfølgelig altid noget fra Pants Autohydrolyse, men det ser vi lige bort fra, det er så lidt. Og så er der også en eller anden mængde. Jeg har skrevet her 0,050 mol hydrogenkarbonat. Det er jo en svag base, så der er selvfølgelig en alligevægt, og hvis vi nu siger, at det her er alligevægt til at starte med, så er det fint. Så tilsætter vi altså noget hydroxid, 0,010 mol er det, og når det så begynder at reagere, så sker der jo det, at man kan sige, at reaktionsforholdet mellem hydrogenkarbonat, eller ikke, kulsyre og hydroxid, den er 1 til 1, så hver gang man altså har 0,010 mol. 0,010 mol hydroxid, så reagerer det med også 0,10 mol kulsyre, og så får vi altså denne 0,10 mol hydrogenkarbonat. Så man kan sige, at de 0,010 mol, vi har her, de bliver omdrejet til 0,010 mol her, og der var jo allerede 50 i forvejen, så det bliver 0,060. Og så står vi altså tilbage med 0,040, for der var jo taget 0,010 mol herfra. Lad os så regne, hvad PKS'en er, hvad hjælp er på forligningen. Vi kan se, at det er stofmængder, så vi bruger den med stofmængder i. Og hvis vi regner pH'en fra før, som er det første, vi gør her, så kan vi se, at inden vi tilsætter noget, har vi to lige store stofmængder af syren og basen. Og når man har det, så kan man altid se, at man får noget, der altid bare svarer til PKS-værdien af sin opløsning her. Og det er jo selvfølgelig, fordi man tager sådan to taler. Den med hinanden, så giver det 1, og logaritmen til 1, det er 0. Så man kan sige, at har man lige store præsentationer af sin base og syre, så er pks lige med pH. Så det har vi her i det første tilfælde. Hernede har vi så fået omdannet noget, så nu har vi mere base, end vi har syre. Vi har fået de her 0,06, som vi nu deler med de her 0,40, og så kan vi se, at alt i alt får vi altså en pH-ændring på 0,2, efter at have tilsat de her 0,10 mol hydroxid. Så det er jo... ikke særlig meget pH ændres, på trods af at vi har tilsat en meget stærk base til en rimelig svag syre og en rimelig svag base. Og man kan sige, at det der sker sådan rent, hvis man skal tænke over, hvad der sker, så må man sige, at her tilsætter vi en stærk base ned til en svag syre og en svag base, og når den så har reageret færdigt, så har vi fået omdannet al den stærke base til svag base. Så der er selvfølgelig kommet mere base, og den er blevet mere basisk, men vi har bare konverteret den. stærke til noget svagt. Hvis man tænker på det modsatte tilfælde, F.eks. hvis man bare tilsætter stærk base til vand, så kunne vi sige, at hvis vi har vand, så ved vi, at det vi kigger på nu, det er bare koncentrationen af hydroxid. Vands autoprolyse, hudønalyse, den giver jo, at der er 10 i minus 7 molær af det. Hvis vi så tilsætter, lad os bare sige, 0,01 molær base, det svarer jo til det, vi gjorde før, hvis vi havde 1 liter af den opløsning, vi havde før. Så kan vi prøve at regne ud, hvad jeg får. Forskellen så i pH, vi kan regne pOH'en ud før, den er 7, vi kan regne pOH'en ud efter, den er 2, og så kan vi altså konvertere vores pOH til pH, det er jo bare værd at sige 14 minus pOH, så det vil sige 7 for før og 12 efter. Så det vil sige, at her har vi altså et spring på 5 på pH-skalaen, hvor vi i bufferopløsningen kun havde et spring på 0,2. Og det er altså det faktum her, at når vi tilsætter stærk base til vand, så får vi dannet en masse af de her hydroxidioner, som jo var stærk base, mens at i det tilfælde, vi havde før, der fik vi altså omdannet en stærk base til en svag base. Og det er ligesom puffsystemer kan, det er, at de kan konvertere enten en stærk syre eller en stærk base til at være en eller anden af de her korresponderende syre-og basepar, som altså begge to er svage. Så det er det, vi skal bruge, og den kommer vi også til at kigge mere på, når vi skal kigge på titræringer. Den næste video i rækken kan du se her. Den omhandler amfolyter, og efter den vil der være noget om titræringer af monohydrone og polyhydronesyre. Du kan også finde opgaver og quizzes inde på gymnasiekami.com.