Kalkulatsiooni arvutamine pH on oluline ressurss, mille õpilane peab iseloomu määrama. happeline, aluseline või neutraalne aasta lahendus. Selles tekstis teeme ettepaneku näpunäited puhverlahuse pH arvutamiseks lihtsal viisil.
On märkimisväärne, et a puhverlahus võib moodustada järgmiste segude abil:
Nõrga alusega soola segu, millel peab olema sama katioon kui soolal. See on põhipuhver;
Soola segamine nõrga happega, millel peab olema sama anioon kui soolal. See on happeline puhver.
Läheme näpunäidete juurde ?!
1. näpunäide: valemid vastavalt puhverlahuse tüübile
Kui teil on happeline puhverlahus, kasutage:
pH = pKa + log [sool]
[hape]
Kui teil on põhipuhverlahus, kasutage järgmist:
pOH = pKb + log [sool]
[alus]
Kui teil on põhipuhverlahus ja teistsugune Kw (vee ioniseerimiskonstant), kasutage järgmist:
pH = pKb - pKb - log [sool]
[alus]
2. näpunäide: Kui harjutus annab osalejate kontsentratsiooni ja ionisatsioonikonstant...
Meil on lahuse moodustava happe või aluse kontsentratsioon;
Meil on soola kontsentratsioon, mis moodustab lahuse;
Meil on lahuse moodustava happe või aluse ionisatsioonikonstant (Ka või Kb).
Näide: (UNIFOR-CE-kohandatud) Piimhappe (CH3CH (OH) COOH) ja naatriumlaktaat (CH3CH (OH) COONa) vesilahuses toimib puhverlahusena, see tähendab, et praktiliselt ei muuda selle pH-d H+ või oh-. Lahuse, mis sisaldab 0,12 mol / l piimhapet ja 0,12 mol / l naatriumlaktaati, pH on arvutada järgmise valemiga:
pH = pKa + log [sool]
[hape]
Ka = 1,0x10-4 = happe ionisatsiooni konstant. Jättes tähelepanuta ioniseeritava happe koguse, määrake lahuse pH väärtus.
Resolutsioon:
Selles näites on meil puhverlahus, mis koosneb soolast ja happest. Esitatud andmed on järgmised:
[sool] = 0,12 mol / l
[hape] = 0,12 mol / l
Ka = 1,10-4
MÄRGE: harjutus andis Ka, kuid valemis kasutame pKa, mis on lihtsalt - logKa.
Kuna tegemist on happepuhvriga, kasutage lihtsalt väljendit:
pH = pKa + log [sool]
[hape]
pH = - log 1,10-4 + logi 0,12
0,12
pH = - log10-4 + logi 0,12
0,12
pH = 4. log 10 + log 1
pH = 4,1 + 0
pH = 4
3. näpunäide: Kui treening nõuab tugeva happe või aluse koguses puhverlahuse pH muutmist ...
Harjutus tagab selle moodustava happe või aluse kontsentratsiooni;
Meil on soola kontsentratsioon, mis moodustab lahuse;
Meil on lahuse moodustava happe või aluse ionisatsioonikonstant (Ka või Kb);
Harjutus annab puhvri pH väärtuse pärast tugeva happe või aluse lisamist;
Enne happe või tugeva aluse lisamist on vaja leida puhvri pH väärtus;
Seejärel peame enne lisamist lahutama pH pärast lisamist.
Näide: (Unimontes-MG) Üks liiter puhverlahust sisaldab 0,2 mol / l naatriumatsetaati ja 0,2 mol / l äädikhapet. Naatriumhüdroksiidi lisamisega muutus lahuse pH väärtuseks 4,94. Arvestades, et äädikhappe pKa on temperatuuril 25 ° C 4,76, siis milline on puhverlahuse pH muutus?
Resolutsioon: Selles näites on puhverlahus, mis on moodustatud soolast ja happest. Esitatud andmed on järgmised:
pH pärast tugeva aluse lisamist = 4,94
[sool] = 0,2 mol / l
[hape] = 0,2 mol / l
pKa = 4,76
Esmalt peame enne tugeva aluse lisamist arvutama puhvri pH. Selleks peame kasutama happepuhvri väljendit:
pH = pKa + log [sool]
[hape]
pH = 4,76 + log 0,2
0,2
pH = 4,76 + log 1
pH = 4,76 + 0
pH = 4,76
Lõpuks lahutame pH pärast aluse lisamist pH-st enne lisamist:
ΔpH = pärast - enne aluse lisamist
ΔpH = 4,94 - 4,76
ΔpH = 0,18
4. näpunäide: puhvri pH arvutamine, kui harjutus annab ühe osaleja massi
Harjutus annab selle moodustava happe, aluse või soola kontsentratsiooni või koguse;
Kui harjutus annab aine hulga (mol), annab see ka mahu, sest pH arvutamisel kasutame kontsentratsiooni (jagades mooli mahuga);
Meil on lahuse moodustava happe või aluse ionisatsioonikonstant (Ka või Kb);
On vaja arvutada osaleja molaarmass ja aine kogus, kellele harjutuses mass anti.
Näide: (UFES - kohandatud) Valmistati lahus, lisades 1,0 liitri lahuse saamiseks piisavas koguses vett 0,30 mol äädikhapet ja 24,6 grammi naatriumatsetaati. CH süsteem3COOH ja CH3COONa on puhverlahus, milles see süsteem on tasakaalus. Seega määrake valmistatud lahuse pH. (Andmed: Ka = 1,8 × 10-5log 1,8 = 0,26)
Resolutsioon:
Harjutuse käigus saadud andmed olid:
Ka = 1,8 × 10-5
log 1,8 = 0,26
Maht = 1 L
Happe moolide arv 0,30 mooli
Kuna maht on 1 L, siis on [hape] = 0,30 mol / L
Kasutatud soola mass = 24,6 g
Esiteks: Peame arvutama molaarmass (M1) soola:
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
Teiseks: Nüüd määrame soolamoolide arvu, jagades harjutuse käigus saadud massi molaarmass leitud:
n = 24,6
82
n = 0,3 mol
Kolmas: Peame arvutama molaarne kontsentratsioon soola jagamisel moolide arv tarnitud mahuga:
M = ei
V
M = 0,3
1
M = 0,3 mol / l
Tuba: Peame arvutama pH, kasutades happelise puhverlahuse väljendit:
pH = pKa + log [sool]
[hape]
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. näpunäide: happe ja aluse segamisel valmistatud puhverlahuse pH arvutamine
Meil on happelise lahuse molaarne kontsentratsioon ja maht;
Meil on põhilahuse molaarne kontsentratsioon ja maht;
Meil on happe või aluse ionisatsioonikonstant;
Määrake valmistises kasutatud happe ja aluse moolide arv (korrutades molaarse kontsentratsiooni mahuga);
Austage stöhhiomeetrilist suhet, see tähendab, et happe iga H + korral kasutatakse neutraliseerimiseks aluse OH-;
Kuna hape ja alus neutraliseerivad üksteist ja moodustavad soola, peame teadma, kas hapet (happepuhvrit) või alust (aluselist puhvrit) on järele jäänud;
Määrake jäägi ja soola molaarne kontsentratsioon, jagades nende mooliarvud mahuga (valmistises kasutatud mahtude summa).
Näide: (UEL) Puhverlahused on lahused, mis taluvad pH muutumist hapete või aluste lisamisel või lahjendamisel. Need lahendused on eriti olulised biokeemilistes protsessides, kuna paljud bioloogilised süsteemid sõltuvad pH-st. Näiteks mainitakse pH sõltuvust ensüümi poolt aminohappe trüpsiini amiidsideme lõhustumiskiirusest. kümotrüpsiin, mille pH ühiku pH 8 (optimaalne pH) muutmine 7-ni põhjustab toime vähenemist 50% ensümaatiline. Selleks, et puhverlahusel oleks märkimisväärne puhverdav toime, peab sellel olema võrreldav kogus konjugeeritud hapet ja alust. Keemialaboris valmistati puhverlahus, segades 0,50 I etaanhapet (CH3COOH) 0,20 mol L-1 koos 0,50 1 naatriumhüdroksiidiga (NaOH) 0,10 mol L-1. (Arvestades: etaanhappe pKa = 4,75)
Resolutsioon:
Harjutuse andmed on järgmised:
[hape] = 0,20 mol / l
Happe maht = 0,5 l
[alus] = 0,10 mol / l
Põhimaht = 0,5 l
pKa = 4,75
Esiteks: happe moolide arvu arvutamine (na):
na = 0,20. 0,5
na = 0,1 mol
Teiseks: aluse moolide arvu arvutamine:
nb = 0,10. 0,5
nb = 0,05 mol
Kolmas: Tehke kindlaks, kes on lahuses alles:
Etaanhappes on ainult üks ioniseeritav vesinik ja alusel on hüdroksüülrühm, seega on nende suhe 1: 1. Nii et mõlema moolide arv peaks olema sama, kuid meil on hapet suurem kogus (0,1 mooli) kui aluse koguses (0,05 mooli), järele jääb 0,05 mooli hapet.
Tuba: Soola moolide arvu määramine
Kuna moodustunud soola kogus on alati seotud väiksema stöhhiomeetrilise proportsiooniga komponentidega (tasakaalustamine), selles näites järgib soola kogus koefitsienti 1, see tähendab, et selle mooliarv on samuti 0,5 mol.
Viies: Happe ja soola molaarse kontsentratsiooni määramine
0,5 I hapet segati 0,5 I alusega, mille tulemuseks oli 1 L maht. Seega on happe ja soola kontsentratsioon 0,05 mol / l.
Kuues: pH määramine
Kuna puhver on happeline, kasutage lihtsalt järgmise avaldise väärtusi:
pH = pKa + log [sool]
[hape]
pH = 4,75 + log 0,05
0,05
pH = 4,75 + log 1
pH = 4,75 + 0
pH = 4,75
6. näpunäide: Kui harjutus seab pärast tugeva happe või aluse koguse lisamist uue pH väärtuse kahtluse alla ...
Meil on puhvrisse lisatud happe või aluse molaarse kontsentratsiooni väärtus;
Meil peab olema puhvri moodustava soola, happe või aluse molaarne kontsentratsioon. Juhul, kui meil seda pole, arvutage see lihtsalt vastavalt eelmistele näpunäidetele;
Lisatud kontsentratsioon lahutatakse alati happe või aluse kontsentratsioonist;
Lisatud kontsentratsioon lisatakse alati soola kontsentratsioonile.
Näide: Pärast 0,01 mooli NaOH lisamist määrake puhverlahuse pH, teades, et 1,0 l valmistatud lahuses on meil 0,05 mol / l äädikhapet ja 0,05 mol / l naatriumatsetaati. Andmed: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)
Resolutsioon:
Esitatud andmed:
[sool] = 0,05 mol / l
[hape] = 0,05 mol / l
[puhvrisse lisatud alus] = 0,01 mol / l
pKa = 4,75
pH = pKa - log (sool - alus)
(hape + alus)
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
Minu poolt. Diogo Lopes Dias
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-ph-uma-solucao-tampao.htm
