Ei otsikkoa - mattliden.fi

KEMI 5 

Saana Ruotsala 

saana.ruotsala@mattliden.fi 

Kursbok 

Kaila, Meriläinen et al.: 

Kemi 5 Reaktioner och jämvikt 

All kursinfo (t. ex. lektionsanteckningar, 

eventuella övningsprov...) finns på Matteus. 

Kursinnehåll 

1. Kemisk jämvikt 

2. Syrabasjämvikt 

3. Syror och baser som reaktionspar 

4. Löslighetsjämvikt 

PROV: 

Till prov du får: 

• 1 konceptpapper 

• lösblad 

• ev. millimeterpapper 

Till prov tar du med: 

• MAOLs tabeller 

• räknare 

• pennor, linjal, sudd 

+ MAOL!!! 

19. 26.8. 

27.8. 9.9. 

10. 17.9. 

21. 24.9. 

KURSBEDÖMNING: 

Kursprov: 

8 uppgifter varav eleven löser 

max. 7 

Tre av åtta uppgifter är från SE 

max. poäng: 42 

gräns för godkänd: 12 

Provvitsordet justeras upp eller ned till kursvitsord 

beroende på timaktivitet, laborationer och närvaro. 

Den tredje olovliga frånvaron sänker provvitsordet 

automatiskt med 1 steg och den femte med 2 steg. 

Den sjätte olovliga frånvaron leder automatiskt till 

obedömd kurs. 

Den nionde frånvaron, lovlig eller olovlig, leder 

automatiskt till obedömd kurs. 

T. ex: En elev får 28 av 42 på kursprov. 

Han har varit olovligt frånvarande 4 gånger, 

passiv på laborationer och har haft kursboken 

hemma flera gånger. 

Provvitsord: 7,67 1 ≈ 6,67 

Kursvitsord: 6 

10 

9 

8 

7 

6 

5 

12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 

1

1. KEMISK JÄMVIKT 

1.1 Homogen kemisk jämvikt 

Na (s) + ½ Cl2 (g) NaCl (s) 

är en mycket exoterm reaktion, vilket betyder att för 

att reaktionen ska ske i den omvända, endoterma, 

riktningen behövs det tillföras mycket värme. 

3 H2 (g) + N2 (g) 2 NH3 (g) 

ΔHf = 411,12 kJ 

ett homogent system (alla deltagande ämnen i samma fas) 

ΔHf = 46,1 kJ 

är inte alltför exoterm och är därmed ett exempel på 

en reversibel, jämviktsreaktion. 

Vid kemisk jämvikt 

sker den fortskridande och den reversibla 

reaktionen samtidigt 

är reaktionernas hastigheter exakt lika stora 

förändras varken utgångsämnenas eller 

reaktionprodukternas koncentrationer 

råder en dynamisk jämviktstillstånd 

c (mol/l) 

1.2 

0.8 

0.4 

t 

c (mol/l) 

1.2 

0.8 

0.4 

N2O4 (g) 2 NO2 (g) 2 NO2 (g) N2O4 (g) 

färglös brun brun färglös 

sammansättningen hos en blandning vid jämvikt beror på 

reaktionen 

de urprungliga koncentrationerna 

trycket 

temperaturen 

t 

1.2 Massverkans lag 

Massverkans lag är en matematisk modell för att 

kvantitativt kunna avbilda jämvikten hos en 

reaktion oberoende av de ursprungliga 

koncentrationerna. 

K = 

allmän reaktion: 

a A + b B c C + d D 

koncentrationerna vid jämvikt: 

[A] [B] [C] [D] 

uttrycket för jämviktskonstanten K: 

konstantvärde 

vid bestämd temperatur 

t.ex. 

[produkter] koefficient 

[utgångsämnen] koefficient 

uttrycker förhållandet 

mellan urprungsämnen & 

produkterna vid jämvikt 

= 

uttrycker INTE hur snabbt 

jämvikt uppnås 

anknyter till en 

bestämd 

riktning 

2 HI (g) 2 H 2 (g) + I 2 (g) K = 

2 H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI (g) K = 

[C] c [D] d 

[A] a [B] b 

oberoende av 

ursprungliga 

koncentrationer 

enheten varierar i enlighet 

med reaktionsformelns 

koefficienter 

2

K är i stort sett ett mått på mängden produkter vid 

jämvikt i jämförelse med mängden utgångsämnen. 

Då K >> 1: 

jämviktsläget är kraftigt förskjutet mot 

produkterna 

reaktionen kan sägas ske fullständigt = 

fullständig konversion 

Zn (s) + Cu 2+ (aq) Zn 2+ (aq) + Cu (s) K298 K = 1 . 10 37 

Då K

Ex. 2: Reaktionens N2O4 (g) 2 NO2 (g) 

jämviktskonstant vid en bestämd temperatur 

är 4,50 mol/dm 3 . Om 0,300 mol N2O4 satts 

in i en 2,00 dm 3 reaktionskärl i denna 

temperatur, vilka är jämviktskoncentrationerna 

för utgångsämnena och 

produkterna? 

c0 

(mol/dm 3 ) 

Δc 

(mol/dm 3 ) 

cjämvikt 

(mol/dm 3 ) 

N 2O 4 (g) 

2 NO 2 (g) 

Ex. 3: Reaktionens 

NO2 (g) + NO (g) N2O (g) + O2 (g) 

jämviktskonstant vid en bestämd temperatur 

är 0,914. Jämna mängder NO och NO2 satts 

in i en 5,00 dm 3 reaktionskärl i denna 

temperatur tills jämviktskoncentrationen för 

N2O är 0,050 mol/dm 3 . Beräkna hur många 

gram NO och NO2 inneslöts i reaktionskärlet 

vid försökets början? 

c0 

(mol/dm 3 ) 

Δc 

(mol/dm 3 ) 

cjämvikt 

(mol/dm 3 ) 

NO 2 (g) + NO (g) 

N 2O (g) + O 2 (g) 

4

1. Balanserad reaktionsformel 

2. Ställ upp en tabell 

c0 

Δc 

c jämvikt 

a A b B c C d D 

kom ihåg att beräkna 

koncentration c = n / V ! 

3. Skriv in utgångskoncentrationerna. 

4. Bestäm Δc utifrån reaktionsformelns 

koefficienter. 

5. Skriv in de okända koncentrationerna. 

6. Ställ upp uttrycket för jämviktskonstanten 

och lös ut det som uppgiften frågar efter. 

7. Avgör om din lösning är möjlig! Varken K 

eller cjämvikt < 0 ! 

8. Kontrollera resultatet. 

1.3 1.4 Faktorer som inverkar på jämvikten 

Le Châteliers princip: 

Ett system i jämvikt som blir störd av en yttre 

faktor, som förändringar i koncentration/tryck/ 

temperatur eller volym, försöker minimera 

störningen genom att motverka den, och därmed 

uppnå ett nytt jämviktstillstånd. 

Obs! Principen förklarar inte förändringen utan 

fungerar enbart som ett hjälpmedel för att kunna 

förutspå störningens inverkan! 

1. Koncentrationsförändringar 

H + 

CH 3COOH (l) + C 2H 5OH (l) CH 3COOC 2H 5 (l) + H 2O (l) 

a) vatten avlägsnas 

koncentration av en produkt minskas 

Kom ihåg att: K = konstant 

" " 

= [produkter] 

[utgångsämnen] 

b) etanol tillsätts 

koncentration av ett utgångsämne höjs 

5

2. Tryckförändringar 

a) 

färglös brun 

N2O4 (g) 2 NO2 (g) 

N2O4 (g) 2 NO2 (g) 

Volymen minskas 

= trycket höjs 

= koncentrationen höjs på BÅDA sidorna 

av reaktionsformeln 

Jämviktsläget förskjuts i den riktning som gör att den 

totala substansmängden gas minskar. 

Varför? 

1) 

b) 

K = 

H2(g) + I2(g) 2 HI (g) 

Vad händer? 

[NO 2] 2 

[N 2O 4] 

2) V m 

H2(g) + I2(g) 2 HI (g) 

3. Temperaturförändringar 

Temperaturens inverkan på jämviktsläget beror på 

den endoterma/exoterma karaktären av reaktionen. 

Exoterm reaktion: värme kan anses som en produkt 

Endoterm reaktion: värme anses som en av 

utgångsämnena 

a) 

N2O4 (g) 2 NO2 (g) ΔH θ = 24 kJ/mol 

temperaturen sänks = värme avlägsnas 

mer produkter produceras 

jämviktsläget förskjuts mot produkterna 

K höjs! 

b) 

H2 (g) + CO2 (g) H2O (g) + CO (g) ΔH θ = +41 kJ/mol 

temperaturen sänks = värme avlägsnas 

mer värme produceras av den reversibla reaktionen 

jämviktsläget förskjuts mot utgångsämnena 

K minskas! 

Kom ihåg! Då T ändras, K ändras! 

4. Katalysator 

Katalysatorn i en reaktion 

minskar aktiveringsenergin 

höjer reaktionshastigheten 

6

2. SYRABAS JÄMVIKT 

2.1 Syror och baser 

BronstedtLowrys teori: 

En syra är ett ämne som avger en proton och en bas är 

ett ämne som tar emot en proton. 

HCl (aq) + H 2O (l) H 3O + (aq) + Cl - (aq) 

NH 3 (aq) + H 2O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) 

korresponderande 

syra 

HA + B BH + + A 

syra 1 bas 1 syra 2 bas 2 

jämvikt 

korresponderande 

bas 

Ju starkare en syra är desto lättare avger den en 

proton. 

HCl (aq) H + (aq) + Cl - (aq) 

stark syra ⇒ stark elektrolyt 

CH 3COOH (aq) H + (aq) + CH 3COO - (aq) 

svag syra ⇒ svag elektrolyt 

NH 3 (aq) + H 2O (l) NH 4 + (aq) + OH - (aq) 

svag bas svag syra 

+ H Cl : 

: 

: 

stark 

korresponderande syra 

H 

+ 

O 

H H 

: 

stark 

korresponderande bas 

Protonöverföringsreaktioner handlar egentligen om 

fria elektronpar: 

+ 

 

: Cl 

Därför kan inte alla ämnen som innehåller väte 

fungera som syror, för att endast en elektronegativ 

atom kan avge sin proton och därmed motta de 

elektroner som fanns i bindningen mellan väte och 

atomen. 

δ- 

δ+ 

δ+ 

δ- 

H Cl : 

: 

: 

Denna teori leder till basens definition. Vanliga baser 

innehåller ett fritt elektronpar, som kan sedan binda 

protonen genom en koordinat kovalentbindning. 

N 

H H H 

: 

+ H + 

+ 

H 

N 

H HH 

Som tumregel kan man säga att ju mer elektronegativ 

den atom som är bunden till väteatomen är, 

desto starkare är syran och svagare är basen. 

: 

: : 

7

Men så enkelt är det ändå inte. Även den 

korresponderande basens storlek har sin inverkan på 

en syras styrka. 

O 

Syresyror: 

H2SO4 

H3PO4 

Cl H + 

H Cl 

H 

H 

elektronegativiteten hos den 

centralatomen avgör styrkan 

HNO3 

+ 

+ 

H + + 

H2CO3 

Organiska syror och baser får sina syrbasegenskaper 

från den funktionella gruppen. 

basisk neutral sur 

O 

H 

 

 

Starka och svaga syror och baser 

förening HA B stark svag 

8

2.2 Syra och baskonstanter 

Reaktionen mellan en syra och vatten: 

HA (aq) + H 2O (l) H 3O + (aq) + A (aq) 

K = 

[H 3O + ] [A - ] 

[HA] [H 2O] 

Men då vatten är ett lösningsmedel i denna 

blandning, är dess koncentration (55 mol/dm 3 ) 

mycket högre än den av de andra substanserna. 

Därför anser man att koncentrationen är i praktiskt 

taget konstant (mellan ursprungs och jämviktsläget). 

Ka = 

syrakonstant 

[H 3O + ] [A ] 

[HA] 

Kom ihåg att storleken på K 

beskriver åt vilket håll jämvikten 

är föskjuten! 

Syrakonstant = 

jämviktskonstant 

för reaktionen mellan 

syra & vatten! 

starka syror: Ka > 1 

svaga syror: Ka < 1 

Reaktionen mellan en bas och vatten: 

B (aq) + H 2O (l) OH (aq) + BH + (aq) 

Kb = 

baskonstant 

[OH ] [BH + ] 

[B] 

starka baser: Kb > 1 

svaga baser: Kb < 1 

Ex. 4: Vilken är oxoniumjonkoncentrationen av en 

0,30 mol/dm 3 lösning salpetersyra? 

Ex. 5: Vilken är oxoniumjonkoncentrationen och 

protolyseringsgraden av en 0,10 mol/dm 3 

lösning HIO3? Ka för syran i fråga är 

1,7 . 10 1 mol/dm 3 . 

c0 

Δc 

Starka syror & baser: protolyseringsgrad = 100% ! 

cjämvikt 

HIO3 (aq) + H2O (l) IO3 - (aq) H3O + + (aq) 

9

Ex. 6: Vilken är oxoniumjonkoncentrationen och 

protolyseringsgraden av en 0,10 mol/dm 3 

lösning ättiksyra? Ka för syran i fråga är 

1,8 . 10 5 mol/dm 3 . 

c0 

Δc 

cjämvikt 

CH3COOH (aq) + H2O (l) CH3COO - (aq) H3O + + (aq) 

Ekvationen kan nu förenklas 

för att Ka

Oxoniumjonkoncentration 

jämfört med 

den i 

destillerat 

vatten 

Exempel på 

lösningar 

samt 

deras pHvärden 

En förändring med ett steg i pH betyder en tiofaldig förändring 

i oxoniumjonkoncentration. 

pOH = lg [OH ] [OH ] = 10 pOH mol/dm 3 

Ex. 7: Vilket pHvärde har en 0,25 mol/dm 3 

lösning av hydratsin, N2H4 (Kb = 1,7 . 10 6 

mol/dm 3 )? 

c0 

Δc 

pH + pOH = 14 (25 o C) (varför?) 

cjämvikt 

N2H4 (aq) + H2O (l) N2H5 + (aq) OH - (aq) 

+ 

Ex. 8: Fosforsyra, H3PO4, är egentligen en 

diprotisk syra med Ka1 = 1,0 . 10 2 och 

Ka2 = 2,6 . 10 7 . Beräkna pHvärdet samt 

[H2PO3 ] och [HPO3 2 ] i en 1,0 mol/dm 3 

lösning. 

11

2.4 pHtillämpningar 

elektrisk ledning till 

mätapparaten 

jämförelseelektrod 

KCllösning 

inre elektrod, pHelektrod 

elektrodens 

pHkänsliga spets 

(tunn glashinna, vars 

elledningsförmåga förändras som 

en funktion av pH) 

metylviolett 

tymolblått 

metylorange 

metylrött 

bromtymolblått 

fenolftalein 

alizaringult 

En pHelektrod (glaselektrod) 

består av en pHkänslig elektrod 

och en jämförelseelektrod. 

HIn (aq) + H 2O (l) H 3O + (aq) + In (aq) 

färg 1 

metylrött 

pH 

Färgen förändras då 

[HIn] ≈ [In ]. 

bromfenolblått 

färg 2 

Ex. 9: Etylamin har pKbvärdet 3,35. Skriv 

ekvationen för reaktionen mellan etylamin 

och vatten. Jämför alkaliniteten mellan 

etylamin och ammonia. 

pK a = lg K a 

pK a + pK b = 14 (25 o C) 

pK b = lg K b 

2.5 Joner som syror och som baser 

Kom ihåg: 

NH3 (aq) + H2O (l) 

+ - 

NH4 (aq) + OH (aq) 

svag bas svag syra 

stark 


stark 


Detta betyder att en ammoniumjonlösning är sur: 

NH4 + (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H 3O + (aq) 

CH3COOH (aq) + H2O (l) CH3COO - (aq) + H 3O + (aq) 

svag syra svag bas 

svag bas 

stark 


stark syra 

På motsvarande sätt är en acetatlösning är basisk: 

stark 


CH3COO - (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH - (aq) 

svag syra 

stark bas 

Korresponderande joner av starka syror och baser 

ger neutrala lösningar. Även metallkatjonerna i 

grupp 1 & 2 är neutrala. 

Aminosyror bildar en dubbeljon i syrabas 

reaktioner: 

0 7 

14 

12

Ex. 10: Beräkna pHvärdet för en 0,20 mol/dm 3 

NaCNlösning. Vad är [HCN] i denna 

lösning? 

3. SYROR OCH BASER SOM 

REAKTIONSPAR 

3.1 Neutralisation 

syra + bas ⇒ salt + vatten 

H 3O + (aq) + OH (aq) H 2O (l) + H 2O (l) 

K för denna reaktion har en mycket högt värde 

dvs. reaktionen sker praktiskt taget fullständigt. 

varför? 

HNO3 (aq) + NaHCO 3 (aq) NaNO3 (aq) + H2O (l) + CO 2 (g) 

H + (aq) + NO3 - (aq) + Na + (aq) + HCO 3 - (aq) Na+ (aq) + NO3 - (aq) + H2O (l) + CO 2 (g) 

Ex. 11: Hur många gram bakpulver behövs för att 

neutralisera 162 ml magsyra med pHvärdet 

1,6? 

13

Ex. 12: Mjölksyra formas då mjölk försurnas. 18,5 

ml av en mjölksyralösning behövde 17,25 

ml 0,155 mol/dm 3 NaOH för komplett 

neutralisation. Hur många mol av mjölksyra 

fanns i den ursprungliga lösningen? Vad är 

lösningens pH efter reaktionen? 

3.2 Buffertlösningar 

Vissa lösningar, som magsaft och blod, motverkar 

pHförändringar vid tillsättning av små mängder 

syra eller bas. Dessa lösningar kallas 

buffertlösningar. 

Buffertlösningar innehåller ungefär lika stora 

substansmängder av antingen en svag syra HA 

och dess korresponderande bas A eller en svag 

bas B och dess korresponderande syra HB + . 

ättiksyra acetatjon 

Ex. 13: Hur många gram av ammoniumklorid ska 

löses upp i 1,00 dm 3 0,100 mol/dm 3 

ammoniaklösning för att producera en 

buffertlösning med pH 9,00? 

14

Vid jämvikt i en sur buffertlösning 

Ka = [H3O + ][A ] 

[HA] 

lg [H3O + ] = lg 

Ka [HA] 

[A ] 

[H3O + ] = Ka [HA] 

[A ] 

lg [H3O + ] = 

lg [H3O + ] = lg Ka + lg [A ] 

[HA] 

HendersonHasselbalchs ekvation: 

pH = pK a + lg [A ] 

[HA] 

lg Ka lg 

[HA] 

[A ] 

Ex. 14: 

HMor + Morfin, ett starkt smärtstillande (pKb 6,13) 

uppträdar i kroppen antingen i syraform 

eller i basform Mor. Basformen är svårlöslig 

i vatten, vilket betyder att läkemedlet i denna form 

inte effektivt upptas av kroppen. Hur många procent 

basform finns det i den aktiva syraformen i 

tunntarmen där pH är ungefär 8? 

Ex. 15: Vilket syrabas par skulle du använda för 

att framställa en buffertlösning med pH 

7,20? 

15

3.3 Syrabastitreringar 

Frågor vid planering av en titrering: 

Vilken titrerlösning? 

Vilken indikator? 

Titrering är en metod för 

kvantitativ analys. Man kan 

bestämma n i en lösning genom 

att till lösningen tillsätta en 

noggrannt bestämd V av en 

titrerlösning med känd c. 

HIn (aq) + H 2O (l) H 3O + (aq) + In (aq) 

färg 1 

Kind = [H3O + ] [Ind ] 

[HIn] 

färg 2 

Färgen förändras då 

[HIn] ≈ [In ]. 

Indikatorns ekvivalenspunkt är då 

[H+] ≈ Kin dvs. då pH ≈ pKin 

Stark syra stark bas 

ekvivalenspunkt 

V (ml) 

0,100 mol/dm 3 NaOH tillsatt i 50,00 ml 

0,100 mol/dm 3 HCl 

Svag syra stark bas 


buffertområde 

V (ml) 

0,100 mol/dm 3 NaOH tillsatt i 50,00 ml 

0,100 mol/dm 3 CH3COOH 

16

Svag bas stark syra 

buffertområde 


V (ml) 

0,100 mol/dm 3 HCl tillsatt i 50,00 ml 0,100 

mol/dm 3 NH3 

Svag bas svag syra 

4. LÖSLIGHETSJÄMVIKT 

4.1 4.2 Heterogen jämvikt & löslighetsprodukt 

CaCO 3 (s) CaO (s) + CO 2 (g) 

K = [CaO (s)][CO 2 (g)] 

[CaCO 3 (s)] 

Det fasta ämnets koncentration anses inte att 

förändras. 

Varför? För att: 

c = n 

V 

utfällning 

m 

M . = = 

V 

ρ.V 

M . V 

utlösning 

mättad lösning 

löslighetsjämvikt 

ρ 

= = konstant! 

M 

CaF 2 (s) Ca 2+ (aq) + 2 F - (aq) 

K = 

K = [CO 2 (g)] 

[Ca 2+ (aq)][F - (aq)] 2 

[CaF (s)] 

K s = [Ca 2+ ][F - ] 2 

löslighetsprodukt 

M aX b (s) a M r+ (aq) + b X s (aq) 

K s = [M r+ ] a [X s ] b 

17

Ks 

Löslighetsprodukt (25 o C) 

Ex. 16: Beräkna lösligheten av blyjodid i 25 o C. 

Ex. 17: En salt M2X3 har Ks = 2,2 . 10 20 (mol/dm 3 ) 5 . 

En annan svårlöslig salt M2X har dubbel så 

stor löslighet som M2X3. Vad är saltens 

löslighetsprodukt? 

Ks 

Ks 

4.3 Inverkan på lösligheten 

Gemensam jon 

Ex. 18: Vad är lösligheten av blyjodid i en 0,10 

mol/dm 3 lösning av natriumjodid? 

En gemensam jon förflyttar jämvikten i riktning mot 

det fasta ämnet, därmed minskar lösligheten av saltet 

i fråga. 

pH 

Pb[(COO) 2] (s) [(COO) 2] 2- (aq) + Pb 2+ (aq) 

K s = 8,6 . 10 -10 (mol/dm 3 ) 2 

[(COO) 2] 2- (aq) + 2 H3O + tillsats av syra: 

(aq) (COOH) 2 + 2 H2O (l) 

Pb[(COO)2] (s) + 2 H3O + (aq) (COOH)2 (aq) + Pb 2+ totalreaktkionen: 

(aq) + 2 H2O (l) 

Då anjonen av ett svårlösligt salt är basisk (OH , O 2 , 

korresponderande bas till en svag syra), höjer en 

tillsats av en syra lösligheten. 

Lösligheten av oxider och hydroxider beror starkt på 

grundämnets elektronegativitet. 

18

4.4 Bildas det fällning? 

KI 

PbNO3 

PbI2 

Med jonprodukten Q kan man 

förutspå om ett salt (s) faller ut ur en 

lösning som innehåller joner av 

saltet. 

Q = [M r+ ] a [X s ] b 

Q > K s 

Q = K s 

Q < K s 

Ex. 19: En elev vill tillverka 500 ml av en lösning 

som innehåller 0,0075 mol NaCl och 

0,075 mol Pb(NO3)2. Det finns en risk för 

det att den svårlösliga PbCl2 skulle fälla ut. 

Blir det utfällning? 

Ex. 20: Natriumsulfat tillsätts gradvis i 100 ml av en 

lösning som innehåller Ca 2+ (0,15 mol/dm 3 ) 

och Sr 2+ (0,15mol/dm 3 ). Vad är [Sr 2+ ] då 

CaSO4 börjar fälla ut? 

19

Liitetiedostot 

notebook﴾9896﴿.galleryitem

Ei otsikkoa - mattliden.fi

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?