[scheikunde] Oplosbaarheid BaF2 bij verschillend pH

[Parallellepipedum]

Ik heb hier een huiswerkvraag die ik niet helemaal uit kan werken.

Leid het verband af tussen de maximale oplosbaarheid en pH van BaF2. Bereken achtereenvolgens de molaire oplosbaarheid bij pH = 1 en pH = 4. Het oplosbaarheidsproduct van bariumfluoride is 1,84 . 10-7.

Kan iemand me hier mee op weg helpen.

[Xilvo]

Opmerking moderator

Verplaatst naar het forum "Huiswerk en Practica".

[Marko]

Aangezien F^- een base is heb je bij het oplossen ook nog te maken met het zuur-base-evenwicht

H⁺ + F^- HF

Of anders gezegd: De aanwezigheid van H⁺ onttrekt F^- aan de oplossing en dat beïnvloedt de oplosbaarheid van het zout.

Bij bovenstaande evenwichtsreactie hoort ook een evenwichtsconstante, en daarmee kun je een aantal vergelijkingen opstellen waarmee je de evenwichtsconcentraties kunt uitrekenen. Als alternatief kun je de Henderson-Hasselbalch vergelijking gebruiken om de verhouding tussen F^- en HF bij de verschillende pH's te berekenen. Die verhouding geeft je ook een vergelijking waarmee je het kunt uitrekenen.

Ik hoop dat je hiermee op weg kunt!

[daniel73]

Dit is niet echt een leuk sommetje, dus ik treed in wat groter detail.

Standaard zijn de uitdrukkingen

\(K_s = [Ba^{2+}]·[F^–]^2\)

en

\(K_z = \frac{[H_3O^+]·[F^–]}{[HF]}\)

Normaliter zou je zeggen: stel dat x mol BaF₂ per liter oplost, dan zijn de concentraties barium- en fluorideionen respectievelijk x en 2x. Zonder het zuur-baseevenwicht kun je x dan oplossen uit een eenvoudige 3e graadsvergelijking. Maar als de pH wordt veranderd, wordt een gedeelte van het fluoride, laten we zeggen y mol per liter, 'opgegeten' door het zuur-baseevenwicht. Hierbij doe ik de stilzwijgende aanname dat de pH is gebufferd op 1 of 4 en dat [H₃O⁺] niet verandert. Dat betekent dat in de uitdrukking voor de K_s nu niet komt te staan:

\(K_s = x · (2x)^2\)

maar

\(K_s = x · (2x – y)^2\)

Je moet dan alleen een uitdrukking voor y afleiden uit de formule voor de K_z. [H₃O⁺] is een constante die gelinkt is aan pH, [F^–] = 2x – y... maar wat is [HF]....?!

Hier stop ik met helpen; de laatste stap, bedenken wat de relatie is voor [HF] en hoe je vervolgens beide vergelijkingen in elkaar omschrijft, is aan jou. Voor de volledigheid de juiste antwoorden:

pH = 1 → [BaF₂] = 0,1055 M
pH = 4 → [BaF₂] = 3,952 mM
pH = 7 → [BaF₂] = 3,583 mM

dus je ziet duidelijk dat de pH de oplosbaarheid sterk verbetert, in lijn der verwachting. Nu fingers crossed dat ik geen rekenfouten heb gemaakt...