Výpočet pH je důležitým zdrojem, který má student k určení charakteru. kyselé, zásadité nebo neutrální a řešení. V tomto textu navrhneme tipy pro výpočet pH pufrového roztoku jednoduchým způsobem.
Je pozoruhodné, že a pufrovací roztok mohou být tvořeny následujícími směsmi:
Směs soli se slabou bází, která musí mít stejný kation jako sůl. Je to základní nárazník;
Smíchání soli se slabou kyselinou, která musí mít stejný anion jako sůl. Je to kyselý pufr.
Pojďme na tipy ?!
1. tip: Vzorce podle typu pufrovacího roztoku
Pokud máte kyselý pufrovací roztok, použijte:
pH = pKa + log [sůl]
[kyselina]
Pokud máte základní pufrovací roztok, použijte:
pOH = pKb + log [sůl]
[základna]
Pokud máte základní pufrovací roztok a jinou Kw (ionizační konstanta vody), použijte:
pH = pKb - pKb - log [sůl]
[základna]
2. tip: Pokud cvičení poskytuje koncentrace účastníků a ionizační konstanta...
Budeme mít koncentraci kyseliny nebo zásady, které tvoří roztok;
Budeme mít koncentraci soli, která tvoří roztok;
Budeme mít ionizační konstantu (Ka nebo Kb) kyseliny nebo zásady, které tvoří roztok.
Příklad: (UNIFOR-CE-Adapted) Směs kyseliny mléčné (CH3CH (OH) COOH) a laktát sodný (CH3CH (OH) COONa) ve vodném roztoku funguje jako pufrovací roztok, to znamená, že prakticky nemění své pH přidáním H+ nebo oh-. Roztok obsahující 0,12 mol / l kyseliny mléčné a 0,12 mol / l laktátu sodného má pH, které lze vypočítat podle rovnice:
pH = pKa + log [sůl]
[kyselina]
Ka = 1,0 x 10-4 = konstanta ionizace kyselinou. Při zanedbání množství kyseliny, která prochází ionizací, určete hodnotu pH roztoku.
Řešení:
V tomto příkladu máme pufrovací roztok složený ze soli a kyseliny. Poskytnuté údaje jsou:
[sůl] = 0,12 mol / l
[kyselina] = 0,12 mol / l
Ka = 1,10-4
POZNÁMKA: cvičení dalo Ka, ale ve vzorci použijeme pKa, což je jednoduše - logKa.
Jelikož se jedná o kyselý pufr, stačí použít výraz:
pH = pKa + log [sůl]
[kyselina]
pH = - log 1,10-4 + log 0,12
0,12
pH = - log10-4 + log 0,12
0,12
pH = 4. log 10 + log 1
pH = 4,1 + 0
pH = 4
3. tip: Když cvičení vyžaduje změnu pH pufrovacího roztoku, který přijal množství silné kyseliny nebo zásady ...
Cvičení zajistí koncentraci kyseliny nebo zásady, které je tvoří;
Budeme mít koncentraci soli, která tvoří roztok;
Budeme mít ionizační konstantu (Ka nebo Kb) kyseliny nebo zásady, které tvoří roztok;
Cvičení zajistí hodnotu pH pufru po přidání silné kyseliny nebo zásady;
Před přidáním kyseliny nebo silné zásady je nutné zjistit hodnotu pH pufru;
Potom musíme odečíst pH po přidání od pH před přidáním.
Příklad: (Unimontes-MG) Jeden litr pufrovacího roztoku obsahuje 0,2 mol / l octanu sodného a 0,2 mol / l kyseliny octové. Přidáním hydroxidu sodného se pH roztoku změnilo na 4,94. Vzhledem k tomu, že pKa kyseliny octové je 4,76 při 25 ° C, jaká je změna pH pufrovacího roztoku?
Řešení: V tomto příkladu máme pufrovací roztok tvořený solí a kyselinou. Poskytnuté údaje jsou:
pH po přidání silné báze = 4,94
[sůl] = 0,2 mol / l
[kyselina] = 0,2 mol / l
pKa = 4,76
Nejprve musíme vypočítat pH pufru před přidáním silné báze. K tomu musíme použít výraz pro kyselý pufr:
pH = pKa + log [sůl]
[kyselina]
pH = 4,76 + log 0,2
0,2
pH = 4,76 + log 1
pH = 4,76 + 0
pH = 4,76
Nakonec odečteme pH po přidání báze od pH před přidáním:
ΔpH = po - před přidáním báze
ΔpH = 4,94 - 4,76
ΔpH = 0,18
4. tip: Výpočet pH pufru, když cvičení poskytuje hmotnost jednoho z účastníků
Cvičení zajistí koncentraci nebo množství látky, které ji tvoří kyselina, báze nebo sůl;
Když cvičení poskytne množství hmoty (mol), poskytne také objem, protože při výpočtu pH používáme koncentraci (dělení mol objemem);
Budeme mít ionizační konstantu (Ka nebo Kb) kyseliny nebo zásady, které tvoří roztok;
Je nutné vypočítat molární hmotnost a množství hmoty účastníka, kterému byla při cvičení přidělena hmotnost.
Příklad: (UFES - adaptovaný) Roztok byl připraven přidáním 0,30 mol kyseliny octové a 24,6 gramů octanu sodného v dostatečném množství vody k doplnění 1,0 litru roztoku. Systém CH3COOH a CH3COONa představuje pufrovací roztok, ve kterém je tento systém v rovnováze. Stanovte tedy pH připraveného roztoku. (Údaje: Ka = 1,8 × 10-5, log 1,8 = 0,26)
Řešení:
Údaje poskytnuté cvičením byly:
Ka = 1,8 × 10-5
log 1,8 = 0,26
Objem = 1 litr
Počet molů kyseliny 0,30 mol
Protože objem je 1 litr, tak [kyselina] = 0,30 mol / l
Hmotnost použité soli = 24,6 g
První: Musíme vypočítat molární hmotnost (M.1) soli:
CH3COONa
M1 = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23
M1 = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23
M1 = 82 g / mol
Druhý: Nyní určíme počet molů soli dělením hmotnosti poskytnuté cvičením číslem molární hmotnost nalezeno:
n = 24,6
82
n = 0,3 mol
Třetí: Musíme vypočítat molární koncentrace soli vydělením počtu molů dodaným objemem:
M = Ne
PROTI
M = 0,3
1
M = 0,3 mol / l
Pokoj, místnost: Musíme vypočítat pH pomocí výrazu pro kyselý pufrovací roztok:
pH = pKa + log [sůl]
[kyselina]
pH = -log 1.8.10-5 + log 0,3
0,3
pH = 5 - log 1,8 + log 1
pH = 5 - 0,26 + 0
pH = 4,74
5. tip: Výpočet pH pufrovacího roztoku, který byl připraven smícháním kyseliny a zásady
Budeme mít molární koncentraci a objem kyselého roztoku;
Budeme mít molární koncentraci a objem základního roztoku;
Budeme mít ionizační konstantu kyseliny nebo zásady;
Určete počet molů kyseliny a zásady použitých v přípravku (vynásobte molární koncentraci objemem);
Respektujte stechiometrický poměr, tj. Pro každý H + kyseliny se k neutralizaci použije OH- báze;
Jelikož se kyselina a báze navzájem neutralizují a tvoří sůl, musíme vědět, jestli zbývá nějaká kyselina (kyselý pufr) nebo báze (bazický pufr);
Určete molární koncentraci zbytků a soli dělením jejich molárních čísel objemem (součet objemů použitých v přípravku).
Příklad: (UEL) Pufrovací roztoky jsou roztoky, které odolávají změnám pH při přidání kyselin nebo zásad nebo při ředění. Tato řešení jsou zvláště důležitá v biochemických procesech, protože mnoho biologických systémů závisí na pH. Je zmíněna například závislost pH na rychlosti štěpení amidové vazby aminokyseliny trypsinu enzymem. chymotrypsin, při kterém změna jedné jednotky pH 8 (optimální pH) na 7 vede k 50% snížení účinku enzymatický. Aby měl pufrovací roztok významný pufrovací účinek, musí mít srovnatelné množství konjugované kyseliny a zásady. V chemické laboratoři byl pufrovací roztok připraven smícháním 0,50 1 kyseliny ethanové (CH3COOH) 0,20 mol L-1 s 0,50 1 hydroxidu sodného (NaOH) 0,10 mol L-1. (Dáno: pKa kyseliny ethanové = 4,75)
Řešení:
Údaje poskytnuté cvičením jsou:
[kyselina] = 0,20 mol / l
Objem kyseliny = 0,5 l
[báze] = 0,10 mol / l
Základní objem = 0,5 l
pKa = 4,75
První: výpočet počtu molů kyseliny (na):
na = 0,20. 0,5
na = 0,1 mol
Druhý: výpočet počtu molů báze:
nb = 0,10. 0,5
nb = 0,05 mol
Třetí: Určete, kdo v řešení zůstane:
Kyselina etanová má pouze jeden ionizovatelný vodík a báze má hydroxylovou skupinu, takže poměr mezi nimi je 1: 1. Takže počet molů obou by měl být stejný, ale máme větší množství (0,1 mol) kyseliny než množství báze (0,05 mol), takže 0,05 mol kyseliny.
Pokoj, místnost: Stanovení počtu molů soli
Protože množství vytvořené soli vždy souvisí se složkami menšího stechiometrického podílu (vyvážení), v tomto příkladu se množství soli řídí koeficientem 1, to znamená, že jeho molární číslo je také 0,5 mol.
Pátý: Stanovení molární koncentrace kyseliny a soli
0,5 litru kyseliny bylo smícháno s 0,5 litru báze, čímž byl získán objem 1 litr. Koncentrace kyseliny a soli se tedy rovná 0,05 mol / l.
Šestý: Stanovení pH
Jelikož je pufr kyselý, použijte pouze hodnoty v následujícím výrazu:
pH = pKa + log [sůl]
[kyselina]
pH = 4,75 + log 0,05
0,05
pH = 4,75 + log 1
pH = 4,75 + 0
pH = 4,75
6. tip: Když cvičení zpochybňuje novou hodnotu pH po přidání množství silné kyseliny nebo zásady ...
Budeme mít hodnotu molární koncentrace kyseliny nebo zásady, které byly přidány do pufru;
Musíme mít molární koncentraci soli, kyseliny nebo zásady, která tvoří pufr. Pokud jej nemáme, jednoduše jej spočítejte, jak je vidět v předchozích tipech;
Přidaná koncentrace bude vždy odečtena od koncentrace kyseliny nebo zásady;
Přidaná koncentrace bude vždy přidána ke koncentraci soli.
Příklad: Po přidání 0,01 mol NaOH stanovte pH pufrovacího roztoku s vědomím, že v 1,0 1 připraveného roztoku máme 0,05 mol / l kyseliny octové a 0,05 mol / l octanu sodného. Data: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)
Řešení:
Poskytnuté údaje:
[sůl] = 0,05 mol / l
[kyselina] = 0,05 mol / l
[báze přidaná do pufru] = 0,01 mol / l
pKa = 4,75
pH = pKa - log (sůl - báze)
(kyselina + báze)
pH = 4,75 - log (0,05 - 0,01)
(0,05 + 0,01)
pH = 4,75 - log 0,04
0,06
pH = 4,75 - log 0,666
pH = 4,75 + 0,1765
pH = 4,9265
Podle mě. Diogo Lopes Dias
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-ph-uma-solucao-tampao.htm