Изчисляването на рН е важен ресурс, който студентът трябва да определи за характера. киселинен, основен или неутрален на а решение. В този текст ще предложим съвети за изчисляване на рН на буферен разтвор по прост начин.
Прави впечатление, че a буферен разтвор могат да се образуват от следните смеси:
Смес от сол със слаба основа, която трябва да има същия катион като солта. Това е основен буфер;
Смесване на сол със слаба киселина, която трябва да има същия анион като солта. Това е киселинен буфер.
Да отидем на съветите ?!
Първи съвет: Формули според типа буферен разтвор
Когато имате киселинен буферен разтвор, използвайте:
pH = pKa + log [сол]
[киселина]
Когато имате основно буферно решение, използвайте:
pOH = pKb + log [сол]
[основа]
Когато имате основен буферен разтвор и различен Kw (Константа за йонизация на водата), използвайте:
pH = pKb - pKb - log [сол]
[основа]
2-ри съвет: Когато упражнението осигурява концентрацията на участниците и йонизационна константа...
Ще имаме концентрацията на киселината или основата, които образуват разтвора;
Ще имаме концентрацията на сол, която образува разтвора;
Ще имаме йонизационната константа (Ka или Kb) на киселината или основата, които образуват разтвора.
Пример: (UNIFOR-CE-адаптиран) Смес от млечна киселина (CH3CH (OH) COOH) и натриев лактат (CH3CH (OH) COONa) във воден разтвор работи като буферен разтвор, т.е. практически не променя рН чрез добавяне на H+ или о-. Разтвор, съдържащ 0,12 mol / L млечна киселина и 0,12 mol / L натриев лактат, има рН, което може да се изчисли по уравнението:
pH = pKa + log [сол]
[киселина]
Ka = 1,0x10-4 = киселина константа на йонизация. Пренебрегвайки количеството киселина, което претърпява йонизация, определете стойността на рН на разтвора.
Резолюция:
В този пример имаме буферен разтвор, съставен от сол и киселина. Предоставените данни са:
[сол] = 0,12 mol / L
[киселина] = 0,12 mol / L
Ka = 1.10-4
ЗАБЕЛЕЖКА: упражнението даде Ka, но във формулата използваме pKa, което е просто - logKa.
Тъй като това е киселинен буфер, просто използвайте израза:
pH = pKa + log [сол]
[киселина]
pH = - log 1.10-4 + дневник 0,12
0,12
pH = - log10-4 + дневник 0,12
0,12
pH = 4. log 10 + log 1
рН = 4,1 + 0
рН = 4
3-ти съвет: Когато упражнението изисква промяна на pH на буферен разтвор, който е получил количество силна киселина или основа ...
Упражнението ще осигури концентрацията на киселина или основа, които я образуват;
Ще имаме концентрацията на сол, която образува разтвора;
Ще имаме йонизационната константа (Ka или Kb) на киселината или основата, които образуват разтвора;
Упражнението ще осигури стойността на pH на буфера след добавяне на силната киселина или основа;
Необходимо е да се намери стойността на pH на буфера, преди да се добави киселината или силната основа;
След това трябва да извадим рН след добавяне от рН преди добавянето.
Пример: (Unimontes-MG) Един литър буферен разтвор съдържа 0,2 mol / L натриев ацетат и 0,2 mol / L оцетна киселина. Чрез добавяне на натриев хидроксид рН на разтвора се променя на 4.94. Като се има предвид, че рКа на оцетната киселина е 4,76 при 25 ° C, каква е промяната в рН на буферния разтвор?
Резолюция: В този пример имаме буферен разтвор, образуван от сол и киселина. Предоставените данни са:
рН след добавяне на силна основа = 4,94
[сол] = 0,2 mol / L
[киселина] = 0,2 mol / L
pKa = 4,76
Първоначално трябва да изчислим рН на буфера, преди да добавим силната основа. За това трябва да използваме израза за киселинен буфер:
pH = pKa + log [сол]
[киселина]
рН = 4,76 + log 0,2
0,2
рН = 4,76 + log 1
рН = 4.76 + 0
рН = 4.76
И накрая, изваждаме рН след добавяне на основа от рН преди добавяне:
ΔpH = след - преди добавяне на основа
ΔpH = 4,94 - 4,76
ΔpH = 0,18
4-ти съвет: Изчисляване на pH на буфер, когато упражнението осигурява масата на един от участниците
Упражнението ще осигури концентрацията или количеството вещество на киселина, основа или сол, което ги образува;
Когато упражнението осигурява количеството на веществото (mol), то ще осигури и обема, тъй като при изчислението на pH използваме концентрация (разделяне на mol на обема);
Ще имаме йонизационната константа (Ka или Kb) на киселината или основата, които образуват разтвора;
Необходимо е да се изчисли моларната маса и количеството вещество на участника, на което е дадена масата в упражнението.
Пример: (UFES - адаптиран) Приготвя се разтвор чрез добавяне на 0,30 mol оцетна киселина и 24,6 грама натриев ацетат в достатъчно количество вода за завършване на 1,0 литър разтвор. CH системата3COOH и CH3COONa представлява буферен разтвор, в който тази система е в равновесие. По този начин се определя рН на приготвения разтвор. (Данни: Ka = 1,8 × 10-5, log 1.8 = 0.26)
Резолюция:
Данните, предоставени от упражнението, са:
Ka = 1,8 × 10-5
log 1,8 = 0,26
Обем = 1L
Брой молове на киселина 0,30 мола
Тъй като обемът е 1L, така [киселина] = 0,30 mol / L
Маса на използваната сол = 24,6 g
Първо: Трябва да изчислим моларна маса (М1) на сол:
CH3COONa
М1 = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23
М1 = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23
М1 = 82 g / mol
Второ: Сега нека определим броя на бенките сол, като разделим масата, предоставена от упражнението, на моларна маса намерено:
n = 24,6
82
n = 0,3 mol
Трето: Трябва да изчислим моларна концентрация на солта, като броят на бенките се раздели на доставения обем:
М = не
V
М = 0,3
1
М = 0,3 mol / L
Стая: Трябва да изчислим рН, като използваме израза за киселинен буферен разтвор:
pH = pKa + log [сол]
[киселина]
рН = -log 1.8.10-5 + дневник 0.3
0,3
рН = 5 - log 1,8 + log 1
рН = 5 - 0,26 + 0
рН = 4.74
5-ти съвет: Изчисляване на pH на буферен разтвор, приготвен чрез смесване на киселина и основа
Ще имаме моларна концентрация и обем на киселинния разтвор;
Ще имаме моларна концентрация и обем на основния разтвор;
Ще имаме константа на йонизация на киселината или основата;
Определете броя на бенките киселина и основа, използвани в препарата (умножавайки моларната концентрация по обема);
Спазвайте стехиометричното съотношение, т.е. за всеки Н + на киселината се използва ОН- на основата за неутрализиране;
Тъй като киселината и основата неутрализират и образуват сол, трябва да знаем дали има останала киселина (киселинен буфер) или основа (основен буфер);
Определете моларната концентрация на остатъци и сол, като техните молни числа се разделят на обема (сбор от обемите, използвани в препарата).
Пример: (UEL) Буферни разтвори са разтвори, които се противопоставят на промяната на pH при добавяне на киселини или основи или когато настъпи разреждане. Тези разтвори са особено важни при биохимичните процеси, тъй като много биологични системи зависят от рН. Например споменава се зависимостта на рН от скоростта на разцепване на амидната връзка на аминокиселината трипсин от ензима. химотрипсин, при който промяната в една единица рН 8 (оптимално рН) до 7 води до 50% намаляване на действието ензимен. За да има буферният разтвор значително буферно действие, той трябва да има сравними количества конюгирана киселина и основа. В лаборатория по химия се приготвя буферен разтвор чрез смесване на 0,50 L етанова киселина (CH3COOH) 0,20 mol L-1 с 0,50 L натриев хидроксид (NaOH) 0,10 mol L-1. (Дадено: рКа етанова киселина = 4,75)
Резолюция:
Данните, предоставени от упражнението, са:
[киселина] = 0,20 mol / L
Обем на киселината = 0,5 L
[основа] = 0,10 mol / L
Основен обем = 0,5 л
pKa = 4,75
Първо: изчисляване на броя молове на киселината (na):
na = 0,20. 0,5
na = 0,1 mol
Второ: изчисляване на броя бенки на основата:
nb = 0,10. 0,5
nb = 0,05 mol
Трето: Определете кой е останал в разтвора:
Етановата киселина има само един йонизиращ се водород, а основата има хидроксилна група, така че съотношението между тях е 1: 1. Така че броят на моловете и на двата трябва да е еднакъв, но имаме по-голямо количество (0,1 мола) киселина от количеството основа (0,05 мола), оставяйки 0,05 мола киселина.
Стая: Определяне на броя на бенките на солта
Тъй като количеството образувана сол винаги е свързано с компонентите с по-малък стехиометричен дял (балансиране), в този пример количеството сол следва коефициент 1, тоест молният му брой също е 0,5 мол.
Пето: Определяне на моларна концентрация на киселина и сол
0,5 L киселина се смесва с 0,5 L основа, което води до обем от 1 L. По този начин концентрацията на киселина и сол е равна на 0,05 mol / L.
Шесто: определяне на pH
Тъй като буферът е кисел, просто използвайте стойностите в следния израз:
pH = pKa + log [сол]
[киселина]
рН = 4.75 + log 0,05
0,05
рН = 4,75 + log 1
рН = 4.75 + 0
рН = 4.75
6-ти съвет: Когато упражнението поставя под въпрос новата стойност на pH след добавяне на количество силна киселина или основа ...
Ще имаме стойността на моларната концентрация на киселината или основата, която е била добавена към буфера;
Трябва да имаме моларна концентрация на солта, киселината или основата, които образуват буфера. В случай, че го нямаме, просто го изчислете, както се вижда в предишните съвети;
Добавената концентрация винаги ще бъде извадена от концентрацията на киселина или основа;
Добавената концентрация винаги ще се добавя към концентрацията на солта.
Пример: Определете pH на буферния разтвор след добавяне на 0,01 mol NaOH, знаейки, че в 1,0 L от приготвения разтвор имаме 0,05 mol / L оцетна киселина и 0,05 mol / L натриев ацетат. Данни: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)
Резолюция:
Предоставени данни:
[сол] = 0,05 mol / L
[киселина] = 0,05 mol / L
[база добавена към буфера] = 0,01 mol / L
pKa = 4,75
pH = pKa - log (сол - основа)
(киселина + основа)
рН = 4,75 - log (0,05 - 0,01)
(0,05 + 0,01)
рН = 4,75 - log 0,04
0,06
рН = 4,75 - log 0,666
рН = 4.75 + 0.1765
рН = 4.9265
От мен Диого Лопес Диас
Източник: Бразилско училище - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-ph-uma-solucao-tampao.htm