Hvordan beregne brøkdel av EDTA

Etylendiamintetraeddiksyre (EDTA) er en svak syre, selv om det også kan fungere som en svak base. Den kan plukke opp enten ett eller to protoner som en base eller donere opptil fire protoner som en syre. Derfor har det ikke mindre enn seks forskjellige former du kunne finne i løsning, avhengig av pH. Den viktigste av disse - en som faktisk er nyttig - er den helt deprotonert form, EDTA-4. Man kan bruke dissosiasjonskonstantene og pH-verdien for å beregne den fraksjon av EDTA-4 i oppløsning.

Bruksanvisning

1 Skriv ned ligningen du vil bruke for å løse dette problemet:

(K1 K2 K3 K4 K5 K6)) / ([H +] ^ 6 + K1 [H +] ^ 5 + K1 K2 [H +] ^ 4 + K1 K2 K3 [H +] ^ 3 + K1 K2 K3 K4 [H +] ^ 2 + K1 K2 K3 K4 K5 [H +] + K1 K2 K3 K4 K5 K6)

Denne ligningen kan se komplisert, men det vil se enklere når du bryte det ned i mindre biter.

2 Start med å beregne telleren. Telleren er bare et produkt av de seks syre dissosiasjonskonstanter for EDTA. Disse sure dissosiasjonskonstanter er som følger:

K1 = 1
K2 = 0,0316
K3 = 0.01
K4 = 2,04 x 10 ^ -3
K5 = 7,41 x 10 ^ -7
K6 = 4,27 x 10 ^ -11

Hvis du multipliserer alle seks av disse tallene sammen, får du 2,04 x 10 ^ -23.

3 Konverter pH til [H +], hydrogenionekonsentrasjonen. Husk at [H +] er bare lik 10 ^ Ph. Dersom pH-verdien er 8, for eksempel, er den hydrogen-ion-konsentrasjon 10 ^ -8 = 1 x 10 ^ -8.

4 Beregn de fire første leddene i nevneren, som er som følger:

[H +] ^ 6 + K1 [H +] ^ 5 + K1 K2 [H +] ^ 4 + K1 K2 K3 [H +] ^ 3

I eksemplet [H +] = 1 x 10 ^ -8, så når du erstatte dette nummeret i for [H +] og heve den til hver makt, har du følgende:

1 x 10 ^ -48 + K1 (1 x 10 ^ -40) + K1 K2 (1 x 10 ^ -32) + K1 K2 K3 (1 x 10 ^ -24)

Nå multiplisere de siste tre vilkårene i dette uttrykket ved de aktuelle K-verdier. Dette gir deg følgende:

1 x 10 ^ -48 + (1) (1 x 10 ^ -40) + (1) (0,0316) (1 x 10 ^ -32) + (1) (0,0316) (0.01) (1 x 10 ^ -24 ) =
1 x 10 ^ -48 + (1 x 10 ^ -40) + (3,16 x 10 ^ -34) + (3,16 x 10 ^ -28) = 3,16 x 10 ^ -28

5 Beregn de siste tre vilkårene i nevneren:

K1 K2 K3 K4 [H +] ^ 2 + K1 K2 K3 K4 K5 [H +] + K1 K2 K3 K4 K5 K6

K1 = 1
K2 = 0,0316
K3 = 0.01
K4 = 2,04 x 10 ^ -3
K5 = 7,41 x 10 ^ -7
K6 = 4,27 x 10 ^ -11

Start med å erstatte i [H +] verdien du beregnet og dine K-verdier for å gi følgende:

(1) (0,0316) (0,01) (2,04 x 10 ^ -3) (1x10 ^ -8) ^ 2 + (1) (0,0316) (0,01) (2,04 x 10 ^ -3) (7,41 x 10 ^ -7 ) (1x10 ^ -8) + (1) (0,0316) (0,01) (2,04 x 10 ^ -3) (7,41 x 10 ^ -7) (4,27 x 10 ^ -11)
=
6,45 x 10 ^ -15 + 4,78 x 10 ^ -21 + 2,04 x 10 ^ -23

6,45 x 10 ^ -15

6 Legg inn et resultat fra trinn 5 og resultatet fra trinn 4 sammen. I eksempelet, vil dette gi deg følgende:

6,45 x 10 ^ -15 + 3,16 x 10 ^ -28 = 6,45 x 10 ^ -15

I dette tilfelle er det andre resultatet så mye større enn den første at å legge den første til den ikke egentlig endre det hele tatt.

7 Del telleren (resultatet fra trinn 2) av nevneren (resultatet fra trinn 6) for å oppnå følgende:

2,04 x 10 ^ -23 / 6,45 x 10 ^ -15 = 3,16 x 10 ^ -9

Dette er den brøkdel av ubundet EDTA som er fullstendig deprotonert. Som du kan se, ved pH 8 det er svært liten, og senke pH ville gjøre det enda mindre. Ved høyere pH-verdier, men det vil nærme seg en, fordi det siste leddet i nevneren i ligningen ikke vil endre seg, mens de seks første vilkårene i nevneren blir mindre som pH øker.