Izračunavanje pH puferske otopine

Izračun pH važan je resurs koji student mora odrediti karakter. kisela, bazična ili neutralna od a riješenje. U ovom ćemo tekstu predložiti savjeti za izračunavanje pH puferske otopine na jednostavan način.

Značajno je da a puferska otopina mogu nastati slijedećim smjesama:

Smjesa soli sa slabom bazom, koja mora imati isti kation kao i sol. To je osnovni međuspremnik;
Miješanje soli sa slabom kiselinom koja mora imati isti anion kao i sol. To je kiseli pufer.

Idemo na savjete ?!

1. savjet: Formule prema vrsti puferske otopine

Kada imate kiselu pufersku otopinu, upotrijebite:

pH = pKa + log [sol]
[kiselina]

Kada imate osnovno rješenje međuspremnika, upotrijebite:

pOH = pKb + log [sol]
[baza]

Kada imate osnovnu otopinu pufera i drugačiju Kw (konstantu za jonizaciju vode), upotrijebite:

pH = pKb - pKb - log [sol]
[baza]

2. savjet: Kada vježba osigurava koncentraciju sudionika i konstanta ionizacije...

Imat ćemo koncentraciju kiseline ili baze koja tvori otopinu;
Imat ćemo koncentraciju soli koja tvori otopinu;
Imat ćemo ionizacijsku konstantu (Ka ili Kb) kiseline ili baze koja tvori otopinu.

instagram story viewer

Primjer: (UNIFOR-CE-adaptirano) Smjesa mliječne kiseline (CH₃CH (OH) COOH) i natrijev laktat (CH₃CH (OH) COONa) u vodenoj otopini djeluje kao puferska otopina, odnosno praktički ne mijenja svoj pH dodavanjem H⁺ ili oh^-. Otopina koja sadrži 0,12 mol / L mliječne kiseline i 0,12 mol / L natrijevog laktata ima pH koji se može izračunati jednadžbom:

pH = pKa + log [sol]
[kiselina]

Ka = 1,0x10^-4= konstanta ionizacijske kiseline. Zanemarujući količinu kiseline koja prolazi kroz ionizaciju, odredite pH vrijednost otopine.

Rješenje:

U ovom primjeru imamo pufersku otopinu koja se sastoji od soli i kiseline. Navedeni podaci su:

[sol] = 0,12 mol / L
[kiselina] = 0,12 mol / L
Ka = 1,10^-4

BILJEŠKA: vježba je dala Ka, ali u formuli koristimo pKa, što je jednostavno - logKa.

Kako se radi o puferu kiseline, samo upotrijebite izraz:

pH = pKa + log [sol]
[kiselina]

pH = - log 1.10^-4 + zapisnik 0,12
0,12

pH = - log10^-4 + zapisnik 0,12
0,12

pH = 4.log 10 + log 1

pH = 4,1 + 0

pH = 4

3. savjet: Kada vježba zahtijeva promjenu pH puferske otopine koja je primila količinu jake kiseline ili baze ...

Vježba će osigurati koncentraciju kiseline ili baze koja je tvori;
Imat ćemo koncentraciju soli koja tvori otopinu;
Imat ćemo ionizacijsku konstantu (Ka ili Kb) kiseline ili baze koja tvori otopinu;
Vježba će osigurati pH vrijednost pufera nakon dodavanja jake kiseline ili baze;
Prije dodavanja kiseline ili jake baze potrebno je pronaći pH vrijednost pufera;
Tada moramo pH od dodavanja oduzeti od pH prije dodavanja.

Primjer: (Unimontes-MG) Jedna litra puferske otopine sadrži 0,2 mol / L natrijevog acetata i 0,2 mol / L octene kiseline. Dodavanjem natrijevog hidroksida, pH otopine promijenio se na 4,94. Uzimajući u obzir da je pKa octene kiseline 4,76 na 25 ° C, kolika je promjena pH puferske otopine?

Razlučivost: U ovom primjeru imamo pufersku otopinu koju tvore sol i kiselina. Navedeni podaci su:

pH nakon dodavanja jake baze = 4,94
[sol] = 0,2 mol / L
[kiselina] = 0,2 mol / L
pKa = 4,76

U početku moramo izračunati pH pufera prije dodavanja jake baze. Za to moramo upotrijebiti izraz za pufer kiseline:

pH = pKa + log [sol]
[kiselina]

pH = 4,76 + log 0,2
0,2

pH = 4,76 + log 1

pH = 4,76 + 0

pH = 4,76

Na kraju, pH od dodavanja baze oduzmemo od pH prije dodavanja:

ΔpH = poslije - prije dodavanja baze

ΔpH = 4,94 - 4,76

ΔpH = 0,18

4. savjet: Izračunavanje pH pufera kada vježba daje masu jednog od sudionika

Vježba će osigurati koncentraciju ili količinu materije kiseline, baze ili soli koja je tvori;
Kada vježba osigurava količinu materije (mol), pružit će i volumen, jer u izračunu pH koristimo koncentraciju (dijeljenje mola s volumenom);
Imat ćemo ionizacijsku konstantu (Ka ili Kb) kiseline ili baze koja tvori otopinu;
Potrebno je izračunati molarnu masu i količinu materije sudionika kojoj je dana masa u vježbi.

Primjer: (UFES - adaptirano) Otopina je pripremljena dodavanjem 0,30 mola octene kiseline i 24,6 grama natrijevog acetata u dovoljnu količinu vode da se završi 1,0 litra otopine. CH sustav₃COOH i CH₃COONa predstavlja pufersku otopinu u kojoj je ovaj sustav u ravnoteži. Dakle, odredite pH pripremljene otopine. (Podaci: Ka = 1,8 × 10^-5, log 1,8 = 0,26)

Razlučivost:

Podaci dobiveni vježbom bili su:

Ka = 1,8 × 10^-5
log 1,8 = 0,26
Volumen = 1L
Broj molova kiseline 0,30 mola
Kako je volumen 1L, tako je [kiselina] = 0,30 mol / L

Ne zaustavljaj se sada... Ima još toga nakon oglašavanja;)
Masa korištene soli = 24,6 g

Prvi: Moramo izračunati molekulska masa (M₁) 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

Drugi: Sada odredimo broj molova soli dijeljenjem mase dobivene vježbom sa molekulska masa pronađeno:

n = 24,6
82

n = 0,3 mol

Treći: Moramo izračunati molarna koncentracija soli dijeljenjem broja madeža s isporučenom količinom:

M = Ne
V

M = 0,3
1

M = 0,3 mol / L

Soba: Moramo izračunati pH koristeći izraz za kiselu pufersku otopinu:

pH = pKa + log [sol]
[kiselina]

pH = -log 1.8.10^-5 + zapisnik 0.3
0,3

pH = 5 - log 1,8 + log 1

pH = 5 - 0,26 + 0

pH = 4,74

5. savjet: Izračunavanje pH puferske otopine koja je pripremljena miješanjem kiseline i baze

Imat ćemo molarnu koncentraciju i volumen kisele otopine;
Imat ćemo molarnu koncentraciju i volumen osnovne otopine;
Imat ćemo konstantu ionizacije kiseline ili baze;
Odredite broj molova kiseline i baze koji se koriste u pripravku (množenjem molarne koncentracije s volumenom);
Poštujte stehiometrijski omjer, tj. Za svaki H + kiseline koristi se OH- baze za neutralizaciju;
Kako se kiselina i baza međusobno neutraliziraju i tvore sol, moramo znati postoji li preostala kiselina (pufer za kiselinu) ili baza (bazni pufer);
Odredite molarnu koncentraciju ostataka i soli dijeljenjem njihovih molekularnih brojeva s volumenom (zbrojem volumena korištenih u pripravku).

Primjer: (UEL) Puferske otopine su otopine koje se odupiru promjeni pH kada se dodaju kiseline ili baze ili kada se dogodi razrjeđivanje. Ta su rješenja posebno važna u biokemijskim procesima, jer mnogi biološki sustavi ovise o pH. Na primjer, spominje se pH ovisnost enzima o brzini cijepanja amidne veze aminokiseline tripsina. kimotripsin, u kojem promjena jedne jedinice pH 8 (optimalni pH) na 7 rezultira smanjenjem djelovanja za 50% enzimski. Da bi puferska otopina imala značajno pufersko djelovanje, mora imati usporedive količine konjugirane kiseline i baze. U kemijskom laboratoriju pripremljena je puferska otopina miješanjem 0,50 L etanske kiseline (CH₃COOH) 0,20 mol L-1 sa 0,50 L natrijevog hidroksida (NaOH) 0,10 mol L-1. (Dano: pKa etanske kiseline = 4,75)

Rješenje:

Podaci dobiveni vježbom su:

[kiselina] = 0,20 mol / L
Zapremina kiseline = 0,5 L
[baza] = 0,10 mol / L
Osnovni volumen = 0,5 L
pKa = 4,75

Prvi: izračun broja molova kiseline (na):

na = 0,20. 0,5

na = 0,1 mol

Drugi: izračun osnovnog broja molova:

nb = 0,10. 0,5

nb = 0,05 mol

Treći: Odredite tko je ostao u rješenju:

Etanska kiselina ima samo jedan ionizirajući vodik, a baza ima hidroksilnu skupinu, pa je odnos između njih 1: 1. Dakle, broj molova oba trebao bi biti jednak, ali imamo veću količinu (0,1 mola) kiseline od količine baze (0,05 mola), ostavljajući 0,05 mola kiseline.

Soba: Određivanje broja molova soli

Kako je količina stvorene soli uvijek povezana sa komponentama manjeg stehiometrijskog udjela (uravnoteženje), u ovom primjeru količina soli slijedi koeficijent 1, odnosno njen molski broj je također 0,5 mol.

Peti: Određivanje molarne koncentracije kiseline i soli

0,5 L kiseline pomiješano je s 0,5 L baze, što je rezultiralo volumenom od 1 L. Dakle, koncentracija kiseline i soli jednaka je 0,05 mol / L.

Šesti: Određivanje pH

Kako je međuspremnik kiseo, samo upotrijebite vrijednosti u sljedećem izrazu:

pH = pKa + log [sol]
[kiselina]

pH = 4,75 + log 0,05
0,05

pH = 4,75 + log 1

pH = 4,75 + 0

pH = 4,75

Savjet 6: Kada vježba dovodi u pitanje novu pH vrijednost nakon dodavanja količine jake kiseline ili baze ...

Imat ćemo vrijednost molarne koncentracije kiseline ili baze koja je dodana u pufer;
Moramo imati molarnu koncentraciju soli, kiseline ili baze koja tvori pufer. U slučaju da ga nemamo, samo ga izračunajte kako se vidjelo u prethodnim savjetima;
Dodana koncentracija uvijek će se oduzeti od koncentracije kiseline ili baze;
Dodana koncentracija uvijek će se dodati koncentraciji soli.

Primjer: Odredite pH puferske otopine nakon dodavanja 0,01 mola NaOH znajući da u 1,0 L pripremljene otopine imamo 0,05 mol / L octene kiseline i 0,05 mol / L natrijevog acetata. Podaci: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)

Rješenje:

Navedeni podaci: