एक बफर समाधान के पीएच की गणना

की गणना पीएच एक महत्वपूर्ण संसाधन है जो छात्र को चरित्र निर्धारित करने के लिए होता है। अम्लीय, मूल या तटस्थ का समाधान. इस पाठ में हम प्रस्तावित करेंगे बफर समाधान के पीएच की गणना के लिए युक्तियाँ tips सरल तरीके से।

उल्लेखनीय है कि अ उभयरोधी घोल निम्नलिखित मिश्रण से बनाया जा सकता है:

एक कमजोर आधार वाले नमक का मिश्रण, जिसमें नमक के समान धनायन होना चाहिए। यह एक बुनियादी बफर है;
नमक को एक कमजोर अम्ल के साथ मिलाना, जिसमें नमक के समान आयन होना चाहिए। यह एक अम्लीय बफर है।

आइए सुझावों पर चलते हैं ?!

पहली युक्ति: बफर समाधान के प्रकार के अनुसार सूत्र

जब आपके पास अम्लीय बफर समाधान हो, तो उपयोग करें:

पीएच = पीकेए + लॉग [नमक]
[अम्ल]

जब आपके पास मूल बफर समाधान हो, तो इसका उपयोग करें:

पीओएच = पीकेबी + लॉग [नमक]
[आधार]

जब आपके पास एक बुनियादी बफर समाधान और एक अलग Kw (जल आयनीकरण स्थिरांक) हो, तो उपयोग करें:

पीएच = पीकेबी - पीकेबी - लॉग [नमक]
[आधार]

दूसरा सुझाव: जब व्यायाम प्रतिभागियों की एकाग्रता प्रदान करता है और आयनीकरण स्थिरांक...

हमारे पास घोल बनाने वाले अम्ल या क्षार की सांद्रता होगी;
हमारे पास समाधान बनाने वाले नमक की सांद्रता होगी;

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हमारे पास अम्ल या क्षार का आयनन स्थिरांक (Ka या Kb) होगा जो विलयन बनाता है।

उदाहरण: (UNIFOR-CE-अनुकूलित) लैक्टिक एसिड (CH .) का मिश्रण₃CH(OH)COOH) और सोडियम लैक्टेट (CH .)₃CH(OH)COONa) जलीय घोल में बफर घोल के रूप में काम करता है, अर्थात यह व्यावहारिक रूप से H के अलावा अपने pH को नहीं बदलता है⁺ या ओह^-. 0.12 mol/L लैक्टिक एसिड और 0.12 mol/L सोडियम लैक्टेट युक्त एक समाधान में एक पीएच होता है जिसे समीकरण द्वारा गणना की जा सकती है:

पीएच = पीकेए + लॉग [नमक]
[अम्ल]

का = 1.0x10^-4= अम्ल आयनीकरण स्थिरांक। आयनीकरण से गुजरने वाले अम्ल की मात्रा की उपेक्षा करते हुए, विलयन का pH मान निर्धारित करें।

संकल्प:

इस उदाहरण में, हमारे पास नमक और अम्ल से बना बफर विलयन है। प्रदान किए गए डेटा हैं:

[नमक] = ०.१२ mol/L
[एसिड] = ०.१२ मोल/ली
का = १.१०^-4

ध्यान दें: अभ्यास ने का दिया, लेकिन सूत्र में हम पीकेए का उपयोग करते हैं, जो कि सरल है - लोगका।

चूंकि यह एक एसिड बफर है, बस अभिव्यक्ति का प्रयोग करें:

पीएच = पीकेए + लॉग [नमक]
[अम्ल]

पीएच = - लॉग 1.10^-4 + लॉग 0,12
0,12

पीएच = - लॉग 10^-4 + लॉग 0,12
0,12

पीएच = 4.लॉग 10 + लॉग 1

पीएच = ४.१ + ०

पीएच = 4

तीसरी युक्ति: जब व्यायाम के लिए एक बफर समाधान के पीएच को बदलने की आवश्यकता होती है जिसमें मजबूत एसिड या बेस की मात्रा प्राप्त होती है ...

व्यायाम एसिड या बेस की एकाग्रता प्रदान करेगा जो इसे बनाता है;
हमारे पास समाधान बनाने वाले नमक की सांद्रता होगी;
हमारे पास अम्ल या क्षार का आयनीकरण स्थिरांक (Ka या Kb) होगा जो विलयन बनाता है;
व्यायाम मजबूत एसिड या बेस जोड़ने के बाद बफर का पीएच मान प्रदान करेगा;
एसिड या मजबूत आधार जोड़ने से पहले बफर का पीएच मान ज्ञात करना आवश्यक है;
फिर हमें जोड़ने से पहले पीएच से जोड़ने के बाद पीएच घटाना चाहिए।

उदाहरण: (यूनिमोंटेस-एमजी) एक लीटर बफर सॉल्यूशन में 0.2 mol/L सोडियम एसीटेट और 0.2 mol/L एसिटिक एसिड होता है। सोडियम हाइड्रॉक्साइड मिलाने से घोल का pH 4.94 हो जाता है। यह मानते हुए कि 25°C पर एसिटिक अम्ल का pKa 4.76 है, बफर विलयन के pH में क्या परिवर्तन होगा?

संकल्प: इस उदाहरण में हमारे पास नमक और अम्ल द्वारा निर्मित एक बफर विलयन है। प्रदान किए गए डेटा हैं:

मजबूत आधार जोड़ने के बाद पीएच = 4.94
[नमक] = ०.२ mol/L
[एसिड] = ०.२ मोल/ली
पीकेए = 4.76

प्रारंभ में हमें मजबूत आधार जोड़ने से पहले बफर के पीएच की गणना करनी चाहिए। इसके लिए हमें एसिड बफर के लिए व्यंजक का उपयोग करना चाहिए:

पीएच = पीकेए + लॉग [नमक]
[अम्ल]

पीएच = 4.76 + लॉग 0,2
0,2

पीएच = 4.76 + लॉग 1

पीएच = 4.76 + 0

पीएच = 4.76

अंत में, हम जोड़ने से पहले पीएच से आधार जोड़ने के बाद पीएच घटाते हैं:

pH = बाद में - आधार जोड़ने से पहले

पीएच = ४.९४ - ४.७६

पीएच = 0.18

चौथी युक्ति: जब व्यायाम प्रतिभागियों में से किसी एक का द्रव्यमान प्रदान करता है तो बफर के पीएच की गणना करना

व्यायाम एसिड, बेस या नमक के पदार्थ की एकाग्रता या मात्रा प्रदान करेगा जो इसे बनाता है;
जब व्यायाम पदार्थ (मोल) की मात्रा प्रदान करता है, तो यह मात्रा भी प्रदान करेगा, क्योंकि पीएच गणना में हम एकाग्रता का उपयोग करते हैं (मोल को मात्रा से विभाजित करते हुए);
हमारे पास अम्ल या क्षार का आयनीकरण स्थिरांक (Ka या Kb) होगा जो विलयन बनाता है;
दाढ़ द्रव्यमान और प्रतिभागी के पदार्थ की मात्रा की गणना करना आवश्यक है जिसे अभ्यास में द्रव्यमान दिया गया था।

उदाहरण: (UFES - Adapted) 1.0 लीटर घोल को पूरा करने के लिए पर्याप्त मात्रा में पानी में 0.30 mol एसिटिक एसिड और 24.6 ग्राम सोडियम एसीटेट मिलाकर एक घोल तैयार किया गया था। सीएच प्रणाली₃सीओओएच और सीएच₃COONa एक बफर समाधान का गठन करता है जिसमें यह प्रणाली संतुलन में है। इस प्रकार, तैयार घोल का पीएच निर्धारित करें। (डेटा: का = 1.8×10^-5, लघुगणक 1.8 = 0.26)

संकल्प:

अभ्यास द्वारा प्रदान किए गए डेटा थे:

का = 1.8×10^-5
लॉग 1.8 = 0.26
आयतन = 1L
अम्ल के मोलों की संख्या 0.30 मोल
चूँकि आयतन 1L है, इसलिए [अम्ल] = ०.३० mol/L

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प्रयुक्त नमक का द्रव्यमान = २४.६ g

प्रथम: हमें गणना करनी चाहिए अणु भार (म₁) नमक का:

चौधरी₃कूना

म₁ = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23

म₁ = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23

म₁ = ८२ ग्राम/मोल

दूसरा: आइए अब अभ्यास द्वारा प्रदान किए गए द्रव्यमान को विभाजित करके नमक के मोल की संख्या निर्धारित करें अणु भार मिल गया:

एन = 24,6
82

एन = 0.3 मोल

तीसरा: हमें गणना करनी चाहिए दाढ़ एकाग्रता आपूर्ति की मात्रा से मोल की संख्या को विभाजित करके नमक की मात्रा:

एम = नहीं न
वी

एम = 0,3
1

एम = ०.३ मोल/ली

कमरा: हमें अम्लीय बफर विलयन के व्यंजक का उपयोग करके pH की गणना करनी चाहिए:

पीएच = पीकेए + लॉग [नमक]
[अम्ल]

पीएच = -लॉग 1.8.10^-5 + लॉग 0.3
0,3

पीएच = 5 - लॉग 1.8 + लॉग 1

पीएच = 5 - 0.26 + 0

पीएच = 4.74

5वीं युक्ति: एक एसिड और एक बेस को मिलाकर तैयार किए गए बफर समाधान के पीएच की गणना करना

हमारे पास अम्लीय घोल की दाढ़ सांद्रता और आयतन होगा;
हमारे पास मूल समाधान की दाढ़ एकाग्रता और मात्रा होगी;
हमारे पास अम्ल या क्षार का आयनन स्थिरांक होगा;
तैयारी में प्रयुक्त एसिड और बेस के मोल्स की संख्या निर्धारित करें (मात्रा से दाढ़ की एकाग्रता को गुणा करना);
स्टोइकोमेट्रिक अनुपात का सम्मान करें, अर्थात अम्ल के प्रत्येक H+ के लिए, क्षार के एक OH- का उपयोग बेअसर करने के लिए किया जाता है;
चूंकि अम्ल और क्षार एक दूसरे को उदासीन करते हैं और लवण बनाते हैं, हमें पता होना चाहिए कि क्या कोई अम्ल (अम्ल बफर) या क्षार (मूल बफर) बचा है;
बचे हुए और नमक की मोलर सांद्रता को उनके मोल नंबरों को आयतन (तैयारी में प्रयुक्त आयतन का योग) से विभाजित करके निर्धारित करें।

उदाहरण: (यूईएल) बफर समाधान ऐसे समाधान होते हैं जो एसिड या बेस जोड़े जाने पर या कमजोर पड़ने पर पीएच में परिवर्तन का विरोध करते हैं। ये समाधान जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि कई जैविक प्रणालियां पीएच पर निर्भर हैं। उदाहरण के लिए, एंजाइम द्वारा अमीनो एसिड ट्रिप्सिन के एमाइड बांड की दरार दर पर पीएच निर्भरता का उल्लेख किया गया है। काइमोट्रिप्सिन, जिसमें पीएच 8 (इष्टतम पीएच) की एक इकाई को 7 में बदलने से कार्रवाई में 50% की कमी होती है एंजाइमी बफर समाधान के लिए एक महत्वपूर्ण बफरिंग क्रिया होने के लिए, इसमें संयुग्मित एसिड और बेस की तुलनीय मात्रा होनी चाहिए। एक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला में, 0.50 L एथेनोइक अम्ल (CH .) को मिलाकर एक बफर विलयन तैयार किया गया₃COOH) 0.20 mol L-1 0.50 L सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) 0.10 mol L-1 के साथ। (दिया गया है: एथेनोइक एसिड का pKa = 4.75)

संकल्प:

अभ्यास द्वारा प्रदान किए गए डेटा हैं:

[एसिड] = ०.२० मोल/ली
अम्ल आयतन = ०.५ l
[आधार] = ०.१० मोल/ली
आधार आयतन = ०.५ एल
पीकेए = 4.75

प्रथम: अम्ल के मोलों की संख्या की गणना (ना):

ना = 0.20। 0,5

ना = ०.१ मोल

दूसरा: आधार के मोलों की संख्या की गणना:

नायब = ०.१०. 0,5

नायब = ०.०५ मोल

तीसरा: निर्धारित करें कि समाधान में कौन बचा है:

एथेनोइक एसिड में केवल एक आयनीकरण योग्य हाइड्रोजन होता है, और आधार में एक हाइड्रॉक्सिल समूह होता है, इसलिए उनके बीच का अनुपात 1: 1 होता है। अतः दोनों के मोलों की संख्या समान होनी चाहिए, लेकिन हमारे पास अम्ल की मात्रा (0.1 मोल) क्षार की मात्रा (0.05 मोल) से अधिक है, जिससे अम्ल का 0.05 मोल निकल जाता है।

कमरा: नमक के मोलों की संख्या का निर्धारण

चूंकि बनने वाले नमक की मात्रा हमेशा छोटे स्टोइकोमेट्रिक अनुपात के घटकों से संबंधित होती है (संतुलन), इस उदाहरण में, नमक की मात्रा गुणांक 1 का अनुसरण करती है, अर्थात इसका मोल संख्या भी 0.5 है मोल.

पांचवां: अम्ल और नमक की दाढ़ सांद्रता का निर्धारण

0.5 लीटर एसिड को 0.5 लीटर बेस के साथ मिलाया गया, जिसके परिणामस्वरूप 1 एल की मात्रा मिली। इस प्रकार, अम्ल और नमक की सांद्रता 0.05 mol/L के बराबर होती है।

छठा: पीएच निर्धारण

चूंकि बफर अम्लीय है, बस निम्न अभिव्यक्ति में मानों का उपयोग करें:

पीएच = पीकेए + लॉग [नमक]
[अम्ल]

पीएच = 4.75 + लॉग 0,05
0,05

पीएच = 4.75 + लॉग 1

पीएच = 4.75 + 0

पीएच = 4.75

छठा टिप: जब व्यायाम मजबूत एसिड या बेस की मात्रा जोड़ने के बाद नए पीएच मान पर सवाल उठाता है ...

हमारे पास एसिड या बेस की दाढ़ एकाग्रता का मूल्य होगा जो बफर में जोड़ा गया था;
हमारे पास बफर बनाने वाले नमक, अम्ल या क्षार की दाढ़ सांद्रता होनी चाहिए। यदि हमारे पास यह नहीं है, तो बस इसकी गणना करें जैसा कि पिछली युक्तियों में देखा गया है;
जोड़ा गया सांद्रण हमेशा अम्ल या क्षार सांद्रता से घटाया जाएगा;
जोड़ा गया सांद्रण हमेशा नमक की सांद्रता में जोड़ा जाएगा।

उदाहरण: NaOH के 0.01 mol जोड़ने के बाद बफर घोल का pH निर्धारित करें, यह जानते हुए कि, तैयार घोल के 1.0 L में, हमारे पास एसिटिक एसिड का 0.05 mol/L और सोडियम एसीटेट का 0.05 mol/L है। डेटा: (पीकेए = ४.७५, लॉग ०.०६६६ = ०.१७६५)

संकल्प:

डेटा प्रदान किया गया: