Pufferoldat pH-értékének kiszámítása

protection click fraud

A számítás pH fontos erőforrás, amelynek a hallgatónak meg kell határoznia a karakterét. savas, bázikus vagy semleges a megoldás. Ebben a szövegben javaslatot fogunk tenni tippek a pufferoldat pH-jának kiszámításához egyszerű módon.

Figyelemre méltó, hogy a pufferelési megoldás a következő keverékekkel állítható elő:

Gyenge bázisú só keveréke, amelynek ugyanolyan kationban kell lennie, mint a sónak. Ez egy alap puffer;
Egy só keverése egy gyenge savval, amelynek ugyanolyan anionnal kell rendelkeznie, mint a sónak. Ez egy savas puffer.

Menjünk a tippekre ?!

1. tipp: Képletek a pufferoldat típusának megfelelően

Ha van savas pufferoldata, használja:

pH = pKa + log [só]
[sav]

Ha van alap pufferoldata, használja:

pOH = pKb + log [só]
[bázis]

Ha van egy alap pufferoldata és más Kw (vízionizációs állandó), használja:

pH = pKb - pKb - log [só]
[bázis]

2. tipp: Amikor a gyakorlat biztosítja a résztvevők koncentrációját és ionizációs állandó...

Meg lesz az oldatot képező sav vagy bázis koncentrációja;
Megoldjuk a só koncentrációját;

instagram story viewer

Meg lesz az oldatot képező sav vagy bázis ionizációs állandója (Ka vagy Kb).

Példa: (UNIFOR-CE-adaptált) Tejsav (CH₃CH (OH) COOH) és nátrium-laktát (CH₃A vizes oldatban lévő CH (OH) COONa) pufferoldatként működik, vagyis gyakorlatilag nem változtatja meg pH-ját H⁺ vagy ó^-. 0,12 mol / l tejsavat és 0,12 mol / l nátrium-laktátot tartalmazó oldat pH-ja az alábbi egyenlettel számítható:

pH = pKa + log [só]
[sav]

Ka = 1,0x10^-4= savionizációs állandó. Az ionizáción áteső sav mennyiségét elhanyagolva határozza meg az oldat pH-értékét.

Felbontás:

Ebben a példában van sóból és savból álló pufferoldat. A megadott adatok:

[só] = 0,12 mol / l
[sav] = 0,12 mol / l
Ka = 1,10^-4

JEGYZET: a gyakorlat megadta a Ka-t, de a képletben a pKa-t használjuk, ami egyszerűen - logKa.

Mivel ez savas puffer, csak használja a következő kifejezést:

pH = pKa + log [só]
[sav]

pH = - log 1,10^-4 + napló 0,12
0,12

pH = - log10^-4 + napló 0,12
0,12

pH = 4. log 10 + log 1

pH = 4,1 + 0

pH = 4

3. tipp: Ha az edzéshez meg kell változtatni annak a pufferoldatnak a pH-ját, amelyhez erős sav vagy bázis került be

A testmozgás biztosítja az azt képző sav vagy bázis koncentrációját;
Megoldjuk a só koncentrációját;
Meg lesz az oldatot képező sav vagy bázis ionizációs állandója (Ka vagy Kb);
A testmozgás biztosítja a puffer pH-értékét az erős sav vagy bázis hozzáadása után;
A sav vagy az erős bázis hozzáadása előtt meg kell találni a puffer pH-értékét;
Ezután a hozzáadás utáni pH-t ki kell vonni a hozzáadás előtti pH-ból.

Példa: (Unimontes-MG) Egy liter pufferoldat 0,2 mol / l nátrium-acetátot és 0,2 mol / l ecetsavat tartalmaz. Nátrium-hidroxid hozzáadásával az oldat pH-ja 4,94-re változott. Figyelembe véve, hogy az ecetsav pKa értéke 4,76 25 ° C-on, mi a változás a pufferoldat pH-jában?

Felbontás: Ebben a példában van egy só és sav által képzett pufferoldat. A megadott adatok:

pH erős bázis hozzáadása után = 4,94
[só] = 0,2 mol / l
[sav] = 0,2 mol / l
pKa = 4,76

Először ki kell számolnunk a puffer pH-ját, mielőtt hozzáadnánk az erős bázist. Ehhez a savas puffer kifejezést kell használnunk:

pH = pKa + log [só]
[sav]

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

pH = 4,76 + log 1

pH = 4,76 + 0

pH = 4,76

Végül levonjuk a pH-t a bázis hozzáadása után a pH-ból az adagolás előtt:

ΔpH = után - a bázis hozzáadása előtt

ΔpH = 4,94 - 4,76

ΔpH = 0,18

4. tipp: A puffer pH-értékének kiszámítása, amikor a gyakorlat megadja az egyik résztvevő tömegét

A testmozgás biztosítja az azt képző sav, bázis vagy só koncentrációját vagy mennyiségét;
Amikor a gyakorlat megadja az anyag mennyiségét (mol), akkor megadja a térfogatot is, mert a pH kiszámításakor koncentrációt alkalmazunk (elosztjuk a molot a térfogattal);
Meg lesz az oldatot képező sav vagy bázis ionizációs állandója (Ka vagy Kb);
Ki kell számítani annak a résztvevőnek a moláris tömegét és anyagmennyiségét, amelyiknek a tömeget adták a gyakorlatban.

Példa: (UFES - alkalmazkodva) Oldatot készítünk 0,30 mol ecetsav és 24,6 g nátrium-acetát elegendő mennyiségű vízzel való hozzáadásával 1,0 liter oldat elkészítéséhez. A CH rendszer₃COOH és CH₃A COONa olyan pufferoldatot jelent, amelyben ez a rendszer egyensúlyban van. Így határozza meg az elkészített oldat pH-ját. (Adatok: Ka = 1,8 × 10^-5log 1,8 = 0,26)

Felbontás:

A gyakorlat által szolgáltatott adatok a következők voltak:

Ka = 1,8 × 10^-5
log 1,8 = 0,26
Térfogat = 1L
A sav móljainak száma 0,30 mol
Mivel a térfogat 1 liter, így a [sav] = 0,30 mol / l
Az alkalmazott só tömege = 24,6 g

Első: Ki kell számolnunk a moláris tömeg (M₁) só:

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

Második: Most határozzuk meg a só molok számát úgy, hogy elosztjuk a gyakorlat által biztosított tömeget a moláris tömeg megtalált:

n = 24,6
82

n = 0,3 mol

Harmadik: Ki kell számolnunk a moláris koncentráció a só mennyiségét elosztva az anyajegyek számát a szállított mennyiséggel:

M = nem
V

M = 0,3
1

M = 0,3 mol / l

Szoba: Ki kell számolnunk a pH-t a savas pufferoldat kifejezésével:

pH = pKa + log [só]
[sav]

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. tipp: Egy sav és egy bázis összekeverésével készített pufferoldat pH-értékének kiszámítása

Megkapjuk a savas oldat moláris koncentrációját és térfogatát;
Meg lesz a bázikus oldat moláris koncentrációja és térfogata;
Meg lesz a sav vagy a bázis ionizációs állandója;
Határozza meg a készítményben felhasznált sav és bázis mólszámát (szorozva a moláris koncentrációt a térfogattal);
Tartsa tiszteletben a sztöchiometrikus arányt, vagyis a sav minden egyes H + -jához a bázis OH-ját használják semlegesítésre;
Mivel a sav és a bázis semlegesíti egymást és sót képez, tudnunk kell, hogy maradt-e sav (savas puffer) vagy bázis (bázikus puffer);
Határozzuk meg a maradék és a só moláris koncentrációját úgy, hogy mólszámukat elosztjuk a térfogattal (a készítményben felhasznált térfogatok összegével).

Példa: (UEL) A pufferoldatok olyan oldatok, amelyek ellenállnak a pH változásának, ha savakat vagy bázisokat adnak hozzá, vagy amikor hígítás történik. Ezek a megoldások különösen fontosak a biokémiai folyamatokban, mivel sok biológiai rendszer pH-függő. Például megemlítjük az aminosav tripszin amidkötésének enzim általi hasítási sebességétől való pH-függőséget. kimotripszin, amelyben a pH 8 (optimális pH) egy egységének 7-es változása 50% -os hatáscsökkenést eredményez enzimatikus. Ahhoz, hogy a pufferoldat jelentős pufferhatással bírjon, összehasonlítható mennyiségű konjugált savval és bázissal kell rendelkeznie. Kémiai laboratóriumban pufferoldatot készítettünk 0,50 liter etánsav (CH₃COOH) 0,20 mol L-1 0,50 I nátrium-hidroxiddal (NaOH) 0,10 mol L-1. (Adva: pKa etánsav = 4,75)

Felbontás:

A gyakorlat által szolgáltatott adatok:

[sav] = 0,20 mol / l
Savtérfogat = 0,5 l
[bázis] = 0,10 mol / l
Alaptérfogat = 0,5 l
pKa = 4,75

Első: a sav mólszámának (na) kiszámítása:

na = 0,20. 0,5

na = 0,1 mol

Második: az alap mólszámának kiszámítása:

nb = 0,10. 0,5

nb = 0,05 mol

Harmadik: Határozza meg, hogy ki maradt a megoldásban:

Az etánsavnak csak egy ionizálható hidrogénje van, a bázishoz pedig egy hidroxilcsoport tartozik, így a köztük lévő arány 1: 1. Tehát mindkettő mólszámának meg kell egyeznie, de nagyobb mennyiségű (0,1 mól) savunk van, mint a bázis mennyisége (0,05 mól), így 0,05 mól sav marad.

Szoba: A só mólszámának meghatározása

Mivel a képződött só mennyisége mindig a kisebb sztöchiometriai arányú komponensekhez kapcsolódik (kiegyensúlyozó), ebben a példában a só mennyisége az 1. együtthatót követi, vagyis molszáma is 0,5 mol.

Ötödik: A sav és a só moláris koncentrációjának meghatározása

0,5 liter savat összekevertünk 0,5 liter bázissal, így 1 liter térfogatot kaptunk. Tehát a sav és a só koncentrációja 0,05 mol / l.

Hatodik: pH-meghatározás

Mivel a puffer savas, csak használja a következő kifejezés értékeit:

pH = pKa + log [só]
[sav]

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

pH = 4,75 + log 1

pH = 4,75 + 0

pH = 4,75

6. tipp: Amikor a gyakorlat megkérdőjelezi az új pH-értéket, miután hozzáadott egy mennyiségű erős savat vagy bázist ...

Megkapjuk a pufferhez adott sav vagy bázis moláris koncentrációjának értékét;
Meg kell adnunk a puffert képező só, sav vagy bázis moláris koncentrációját. Abban az esetben, ha nincs nálunk, csak számolja ki az előző tippek szerint;
A hozzáadott koncentrációt mindig levonják a sav vagy a bázis koncentrációjából;
A hozzáadott koncentráció mindig hozzáadódik a sókoncentrációhoz.

Példa: Határozza meg a pufferoldat pH-ját 0,01 mól NaOH hozzáadása után, tudván, hogy az elkészített oldat 1,0 l-jében 0,05 mol / l ecetsav és 0,05 mol / l nátrium-acetát van. Adatok: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)

Felbontás:

Megadott adatok: