9.3 Svake syrer og baser | Kjemi 1

Lær om svake syrer og baser og hvordan du beregner pH for disse.

60 min

16 oppgaver

Svake syrerSvake baserSyrekonstanten KaBasekonstanten KbBufferløsninger

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 16 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

7.1Likevekt og likevektskonstanten 9.2pH og sterke syrer/baser

Syrekonstanten Ka

Svake syrer protolyserer delvis i vatn:

$\text{HA} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{A}^- + \text{H}_3\text{O}^+$

Likevektsuttrykket

$K_\text{a} = \frac{[\text{A}^-][\text{H}_3\text{O}^+]}{[\text{HA}]}$

der:
- Ka = syrekonstanten (likevektskonstant for protolyse)
- HA = svak syre
- A⁻ = konjugert base

Syrestyrke

- Stor Ka (>10⁻²) → Sterk syre → Høg protolysering
- Liten Ka (<10⁻⁶) → Svak syre → Låg protolysering

Eksempel:
- CH₃COOH: Ka = 1,8 × 10⁻⁵ (svak syre)
- HF: Ka = 7,2 × 10⁻⁴ (svakare enn dei sterke, men sterkare enn CH₃COOH)
- H₂CO₃: Ka = 4,3 × 10⁻⁷ (svakare enn CH₃COOH)

✏️Eksempel 1: Skriv Ka-uttrykk

Skriv Ka-uttrykket for følgjande svake syrer:
a) HF
b) H₂CO₃ (første proton)

Løysing:

a) HF (fluorhydrogensyre):
$\text{HF} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{F}^- + \text{H}_3\text{O}^+$
$K_\text{a} = \frac{[\text{F}^-][\text{H}_3\text{O}^+]}{[\text{HF}]}$

b) H₂CO₃ (karbonsyre):
$\text{H}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HCO}_3^- + \text{H}_3\text{O}^+$
$K_\text{a} = \frac{[\text{HCO}_3^-][\text{H}_3\text{O}^+]}{[\text{H}_2\text{CO}_3]}$

📝Oppgave 9-29

Skriv Ka-uttrykk for følgjande svake syrer:

CH₃COOH (eddiksyre)

H₃PO₄ (fosforsyre, første proton)

pKa

På same måte som pH, blir pKa brukt for å forenkle Ka-verdiar:

$\text{pK}_\text{a} = -\log K_\text{a}$

Samanheng mellom Ka og pKa

- Stor Ka → Liten pKa → Sterkare syre
- Liten Ka → Stor pKa → Svakare syre

Eksempel:
- HF: Ka = 7,2 × 10⁻⁴ → pKa = 3,14 (sterkare)
- CH₃COOH: Ka = 1,8 × 10⁻⁵ → pKa = 4,74
- H₂CO₃: Ka = 4,3 × 10⁻⁷ → pKa = 6,37 (svakare)

Hugseregel: Lågt pKa-tal = sterk syre

✏️Eksempel 2: Rekn ut pKa

Eddiksyre har Ka = 1,8 × 10⁻⁵. Rekn ut pKa.

Løysing:

$\text{pK}_\text{a} = -\log K_\text{a} = -\log(1{,}8 \times 10^{-5})$

$\text{pK}_\text{a} = 4{,}74$

Svar: pKa = 4,74

📝Oppgave 9-30

Rekn ut pKa for følgjande syrer:

HF: Ka = 7,2 × 10⁻⁴

H₂CO₃: Ka = 4,3 × 10⁻⁷

H₂S: Ka = 1,0 × 10⁻⁷

pH-utrekningar for svake syrer

For svake syrer brukar vi ein forenkla formel:

$\text{pH} \approx \frac{1}{2}(\text{pK}_\text{a} - \log c)$

der c = konsentrasjonen av syra.

Alternativt:

$[\text{H}_3\text{O}^+] \approx \sqrt{K_\text{a} \cdot c}$

deretter: pH = −log[H₃O⁺]

Føresetnader

Formelen gjeld når:
1. Svak syre (Ka < 10⁻²)
2. Konsentrasjon c > 100 × Ka

Eksempel:
- 0,10 M CH₃COOH (Ka = 1,8 × 10⁻⁵):
$[\text{H}_3\text{O}^+] \approx \sqrt{1{,}8 \times 10^{-5} \times 0{,}10} = 1{,}34 \times 10^{-3} \text{ M}$
$\text{pH} = -\log(1{,}34 \times 10^{-3}) = 2{,}87$

✏️Eksempel 3: pH av svak syre

Rekn ut pH for 0,10 M eddiksyre (Ka = 1,8 × 10⁻⁵).

Løysing:

Metode 1: Bruk formelen med [H₃O⁺]:
$[\text{H}_3\text{O}^+] \approx \sqrt{K_\text{a} \cdot c} = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-5} \times 0{,}10}$
$[\text{H}_3\text{O}^+] = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-6}} = 1{,}34 \times 10^{-3} \text{ M}$
$\text{pH} = -\log(1{,}34 \times 10^{-3}) = 2{,}87$

Metode 2: Bruk formelen med pKa:
$\text{pK}_\text{a} = -\log(1{,}8 \times 10^{-5}) = 4{,}74$
$\text{pH} \approx \frac{1}{2}(4{,}74 - \log 0{,}10) = \frac{1}{2}(4{,}74 + 1) = 2{,}87$

Svar: pH = 2,87

📝Oppgave 9-31

Rekn ut pH for følgjande svake syrer:

0,10 M HF (Ka = 7,2 × 10⁻⁴)

0,050 M CH₃COOH (Ka = 1,8 × 10⁻⁵)

Basekonstanten Kb

Svake basar protolyserer delvis i vatn:

$\text{B} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{BH}^+ + \text{OH}^-$

Likevektsuttrykket

$K_\text{b} = \frac{[\text{BH}^+][\text{OH}^-]}{[\text{B}]}$

der:
- Kb = basekonstanten
- B = svak base
- BH⁺ = konjugert syre

Samanheng mellom Ka og Kb

For eit konjugert syre-base-par:

$K_\text{a} \times K_\text{b} = K_\text{w} = 1{,}0 \times 10^{-14}$

$\text{pK}_\text{a} + \text{pK}_\text{b} = 14{,}00$

Eksempel:
- NH₃: Kb = 1,8 × 10⁻⁵
- NH₄⁺ (konjugert syre): Ka = Kw / Kb = 5,6 × 10⁻¹⁰

✏️Eksempel 4: Ka og Kb for konjugert par

NH₃ har Kb = 1,8 × 10⁻⁵. Rekn ut Ka for NH₄⁺.

Løysing:

$K_\text{a} \times K_\text{b} = K_\text{w}$

$K_\text{a} = \frac{K_\text{w}}{K_\text{b}} = \frac{1{,}0 \times 10^{-14}}{1{,}8 \times 10^{-5}}$

$K_\text{a} = 5{,}6 \times 10^{-10}$

Svar: Ka(NH₄⁺) = 5,6 × 10⁻¹⁰

📝Oppgave 9-32

Rekn ut den manglande konstanten:

CH₃COO⁻ har Kb = 5,6 × 10⁻¹⁰. Finn Ka for CH₃COOH.

HCO₃⁻ har Ka = 4,7 × 10⁻¹¹. Finn Kb for HCO₃⁻.

pH-utrekningar for svake basar

For svake basar:

$[\text{OH}^-] \approx \sqrt{K_\text{b} \cdot c}$

deretter:
1. pOH = −log[OH⁻]
2. pH = 14 − pOH

Eller direkte:

$\text{pH} \approx 14 - \frac{1}{2}(\text{pK}_\text{b} - \log c)$

Eksempel:
- 0,10 M NH₃ (Kb = 1,8 × 10⁻⁵):
$[\text{OH}^-] \approx \sqrt{1{,}8 \times 10^{-5} \times 0{,}10} = 1{,}34 \times 10^{-3} \text{ M}$
$\text{pOH} = -\log(1{,}34 \times 10^{-3}) = 2{,}87$
$\text{pH} = 14{,}00 - 2{,}87 = 11{,}13$

✏️Eksempel 5: pH av svak base

Rekn ut pH for 0,10 M ammoniakk (Kb = 1,8 × 10⁻⁵).

Løysing:

$[\text{OH}^-] \approx \sqrt{K_\text{b} \cdot c} = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-5} \times 0{,}10}$

$[\text{OH}^-] = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-6}} = 1{,}34 \times 10^{-3} \text{ M}$

$\text{pOH} = -\log(1{,}34 \times 10^{-3}) = 2{,}87$

$\text{pH} = 14{,}00 - 2{,}87 = 11{,}13$

Svar: pH = 11,13

📝Oppgave 9-33

Rekn ut pH for følgjande svake basar:

0,10 M NH₃ (Kb = 1,8 × 10⁻⁵)

0,050 M CH₃NH₂ (Kb = 4,4 × 10⁻⁴)

Protolysegraden

Protolysegraden (α) er den delen av syra/basen som har protolysert:

$\alpha = \frac{[\text{H}_3\text{O}^+]}{c} \times 100\%$

der c = startkonsentrasjonen av syra.

Eksempel

For 0,10 M eddiksyre: [H₃O⁺] = 1,34 × 10⁻³ M

$\alpha = \frac{1{,}34 \times 10^{-3}}{0{,}10} \times 100\% = 1{,}34\%$

Berre 1,34% av CH₃COOH-molekyla har protolysert!

Samanheng med Ka

- Stor Ka → Høg α → Meir protolyse
- Liten Ka → Låg α → Mindre protolyse
- Høg konsentrasjon → Låg α (Le Chatelier-prinsippet)

✏️Eksempel 6: Protolysegraden

Rekn ut protolysegraden for 0,10 M eddiksyre (Ka = 1,8 × 10⁻⁵).

Løysing:

Først finn vi [H₃O⁺]:
$[\text{H}_3\text{O}^+] = \sqrt{K_\text{a} \cdot c} = \sqrt{1{,}8 \times 10^{-5} \times 0{,}10} = 1{,}34 \times 10^{-3} \text{ M}$

Deretter protolysegraden:
$\alpha = \frac{[\text{H}_3\text{O}^+]}{c} \times 100\% = \frac{1{,}34 \times 10^{-3}}{0{,}10} \times 100\% = 1{,}34\%$

Svar: α = 1,34% (berre 1,34% av eddiksyra har protolysert)

📝Oppgave 9-34

Rekn ut protolysegraden:

0,10 M HF (Ka = 7,2 × 10⁻⁴)

0,10 M NH₃ (Kb = 1,8 × 10⁻⁵)

📝Oppgave 9-35

Samanlikning av sterk vs svak syre:

Rekn ut pH for 0,10 M HCl.

Rekn ut pH for 0,10 M CH₃COOH (Ka = 1,8 × 10⁻⁵).

Kor mange gonger høgare er [H₃O⁺] i HCl enn i CH₃COOH?

📝Oppgave 9-36

Innverknaden av konsentrasjonen på protolysegraden:

Rekn ut protolysegraden for 0,10 M CH₃COOH.

Rekn ut protolysegraden for 0,010 M CH₃COOH.

Kvifor aukar protolysegraden når konsentrasjonen søkk?

📝Oppgave 9-37

Salt av svake syrer/basar:

Rekn ut pH for 0,10 M NaCH₃COO (natriumacetat). Kb(CH₃COO⁻) = 5,6 × 10⁻¹⁰.

Rekn ut pH for 0,10 M NH₄Cl (ammoniumklorid). Ka(NH₄⁺) = 5,6 × 10⁻¹⁰.

📝Oppgave 9-38

Avsluttande spørsmål:

Forklar kvifor svake syrer har lågare [H₃O⁺] enn sterke syrer ved same konsentrasjon.

Kvifor er Ka × Kb = Kw for konjugerte par?

📝Oppgave 9-39

Fleirprotiske syrer:

H₃PO₄ har Ka1 = 7,5 × 10⁻³, Ka2 = 6,2 × 10⁻⁸, Ka3 = 4,8 × 10⁻¹³. Kva er sterkast?

Kvifor er Ka1 > Ka2 > Ka3?

📝Oppgave 9-40

Samanlikning av pKa:

Ranger følgjande syrer etter søkkande syrestyrke: HF (pKa = 3,14), CH₃COOH (pKa = 4,74), H₂CO₃ (pKa = 6,37).

Kva har høgast pH ved same konsentrasjon?

📝Oppgave 9-41

Karbondioksid i vatn:

CO₂ løyser seg i vatn og dannar H₂CO₃ (Ka = 4,3 × 10⁻⁷). Dersom [H₂CO₃] = 0,033 M, kva blir pH?

Kvifor blir regn svakt surt (pH ≈ 5,6) sjølv utan forureining?

📝Oppgave 9-42

Utfordringsoppgåve - Likevektsutrekningar:

For 0,10 M CH₃COOH (Ka = 1,8 × 10⁻⁵), rekn ut [CH₃COOH], [CH₃COO⁻] og [H₃O⁺] ved likevekt.

Forklar kvifor [CH₃COOH] nesten ikkje endrar seg ved protolyse.

📝Oppgave 9-43

Avansert oppgåve - Temperaturavhengnad:

Ved 25°C er Kw = 1,0 × 10⁻¹⁴. Ved 37°C (kroppstemperatur) er Kw = 2,4 × 10⁻¹⁴. Kva blir pH i reint vatn ved 37°C?

Er vatn ved 37°C surt, basisk eller nøytralt?

📝Oppgave 9-44

Oppsummering:

Forklar skilnaden mellom Ka og pKa.

Korleis reknar du ut pH for ei svak syre?

Korleis reknar du ut pH for ein svak base?

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.