החישוב של pH הוא משאב חשוב שיש לתלמיד לקבוע אופי. חומצי, בסיסי או ניטרלי של א פִּתָרוֹן. בטקסט זה אנו מציעים טיפים לחישוב ה- pH של תמיסת חיץ בצורה פשוטה.
ראוי לציין כי א פתרון חיץ יכול להיווצר על ידי התערובות הבאות:
תערובת של מלח עם בסיס חלש, שחייב להיות בעל אותו קטיון כמו המלח. זהו חיץ בסיסי;
ערבוב מלח עם חומצה חלשה, שחייבת להיות באותו אניון כמו המלח. זהו חיץ חומצי.
בוא נלך לטיפים ?!
טיפ ראשון: נוסחאות לפי סוג פתרון החיץ
כשיש לך פתרון מאגר חומצי, השתמש ב:
pH = pKa + יומן [מלח]
[חוּמצָה]
כשיש לך פתרון מאגר בסיסי, השתמש ב:
pOH = pKb + יומן [מלח]
[בסיס]
כשיש לך פתרון חיץ בסיסי וקוו שונה (קבוע יינון מים), השתמש ב:
pH = pKb - pKb - יומן [מלח]
[בסיס]
טיפ שני: כאשר התרגיל מספק את הריכוזים של המשתתפים ו קבוע יינון...
יהיה לנו ריכוז החומצה או הבסיס שיוצרים את התמיסה;
יהיה לנו את ריכוז המלח שיוצר את התמיסה;
יהיה לנו קבוע יינון (Ka או Kb) של החומצה או הבסיס שיוצרים את התמיסה.
דוגמא: (מותאם UNIFOR-CE) תערובת של חומצת חלב (CH3CH (OH) COOH) ונתרן לקטט (CH3CH (OH) COONa) בתמיסה מימית עובד כפתרון חיץ, כלומר הוא כמעט לא משנה את ה- pH שלו על ידי תוספת של H
+ או הו-. לתמיסה המכילה 0.12 mol / L חומצה לקטית ו- 0.12 mol / L של נתרן לקטט יש pH שניתן לחשב על ידי המשוואה:pH = pKa + יומן [מלח]
[חוּמצָה]
Ka = 1.0x10-4 = קבוע יינון חומצה. הזנחת כמות החומצה העוברת יינון, קבע את ערך ה- pH של התמיסה.
פתרון הבעיה:
בדוגמה זו, יש לנו תמיסת חיץ המורכבת ממלח וחומצה. הנתונים שנמסרו הם:
[מלח] = 0.12 mol / L
[חומצה] = 0.12 mol / L
Ka = 1.10-4
הערה: התרגיל נתן ל- Ka, אך בנוסחה אנו משתמשים ב- pKa, שהוא פשוט - logKa.
מכיוון שהוא מאגר חומצה, פשוט השתמש בביטוי:
pH = pKa + יומן [מלח]
[חוּמצָה]
pH = - יומן 1.10-4 + יומן 0,12
0,12
pH = - log10-4 + יומן 0,12
0,12
pH = 4. לוג 10 + יומן 1
pH = 4.1 + 0
pH = 4
טיפ שלישי: כאשר פעילות גופנית מחייבת שינוי pH של תמיסת חיץ שקיבלה כמות של חומצה או בסיס חזק ...
פעילות גופנית תספק את ריכוז החומצה או הבסיס שיוצרים אותה;
יהיה לנו את ריכוז המלח שיוצר את התמיסה;
יהיה לנו קבוע היינון (Ka או Kb) של החומצה או הבסיס שיוצרים את התמיסה;
התרגיל יספק את ערך ה- pH של החיץ לאחר הוספת החומצה או הבסיס החזקים;
יש צורך למצוא את ערך ה- pH של המאגר לפני הוספת החומצה או הבסיס החזק;
ואז עלינו להפחית את ה- pH לאחר ההוספה מה- pH לפני התוספת.
דוגמא: (Unimontes-MG) ליטר אחד של תמיסת חיץ מכיל 0.2 mol / L של נתרן אצטט ו- 0.2 mol / L של חומצה אצטית. על ידי הוספת נתרן הידרוקסיד, ה- pH של התמיסה השתנה ל -4.94. בהתחשב בכך ש- pKa של חומצה אצטית הוא 4.76 ב 25 מעלות צלזיוס, מהו שינוי ה- pH של תמיסת החיץ?
פתרון הבעיה: בדוגמה זו יש לנו תמיסת חיץ שנוצרת על ידי מלח וחומצה. הנתונים שנמסרו הם:
pH לאחר הוספת בסיס חזק = 4.94
[מלח] = 0.2 מול / ליטר
[חומצה] = 0.2 מול / ליטר
pKa = 4.76
בתחילה עלינו לחשב את ה- pH של המאגר לפני הוספת הבסיס החזק. לשם כך עלינו להשתמש בביטוי למאגר חומצה:
pH = pKa + יומן [מלח]
[חוּמצָה]
pH = 4.76 + יומן 0,2
0,2
pH = 4.76 + יומן 1
pH = 4.76 + 0
pH = 4.76
לבסוף, אנו מפחיתים את ה- pH לאחר הוספת הבסיס מה- pH לפני ההוספה:
ΔpH = אחרי - לפני תוספת הבסיס
ΔpH = 4.94 - 4.76
ΔpH = 0.18
טיפ רביעי: חישוב ה- pH של חיץ כאשר התרגיל מספק את המסה של אחד המשתתפים
פעילות גופנית תספק את הריכוז או את כמות החומר של חומצה, בסיס או מלח שיוצרים אותו;
כאשר התרגיל מספק את כמות החומר (mol), הוא גם יספק את הנפח, מכיוון שבחישוב ה- pH אנו משתמשים בריכוז (מחלקים את mol מול הנפח);
יהיה לנו קבוע היינון (Ka או Kb) של החומצה או הבסיס שיוצרים את התמיסה;
יש צורך לחשב את המסה הטוחנת ואת כמות החומר של המשתתף שקיבלה את המסה בתרגיל.
דוגמא: (UFES - מותאם) הכינו תמיסה על ידי הוספת 0.30 מול של חומצה אצטית ו -24.6 גרם נתרן אצטט בכמות מספקת של מים להשלמת 1.0 ליטר תמיסה. מערכת CH3COOH ו- CH3COONa מהווה פתרון חיץ בו מערכת זו נמצאת בשיווי משקל. לפיכך, קבע את ה- pH של הפתרון המוכן. (נתונים: Ka = 1.8 × 10-5, יומן 1.8 = 0.26)
פתרון הבעיה:
הנתונים שמסרו התרגיל היו:
Ka = 1.8 × 10-5
יומן 1.8 = 0.26
נפח = 1 ליטר
מספר שומות חומצה 0.30 שומה
מכיוון שהנפח הוא 1 ליטר, כך [חומצה] = 0.30 מול / ליטר
מסת מלח בשימוש = 24.6 גרם
ראשון: עלינו לחשב את מסה מולארית (M1) של מלח:
CH3COONa
M1 = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23
M1 = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23
M1 = 82 גרם למול
שְׁנִיָה: בואו נקבע את מספר שומות המלח על ידי חלוקת המסה המסופקת על ידי התרגיל על ידי מסה מולארית מצאתי:
n = 24,6
82
n = 0.3 מול
שְׁלִישִׁי: עלינו לחשב את ריכוז טוחנת של המלח על ידי חלוקת מספר השומות בנפח המסופק:
M = לא
ו
M = 0,3
1
M = 0.3 mol / L
חֶדֶר: עלינו לחשב את ה- pH באמצעות הביטוי לפתרון מאגר חומצי:
pH = pKa + יומן [מלח]
[חוּמצָה]
pH = -לוג 1.8.10-5 + יומן 0.3
0,3
pH = 5 - יומן 1.8 + יומן 1
pH = 5 - 0.26 + 0
pH = 4.74
טיפ 5: חישוב ה- pH של תמיסת חיץ שהוכנה על ידי ערבוב של חומצה ובסיס
יהיה לנו את הריכוז הטוחני ונפח התמיסה החומצית;
יהיה לנו את הריכוז הטוחני ונפח הפתרון הבסיסי;
יהיה לנו קבוע היינון של החומצה או הבסיס;
קבע את מספר השומות של חומצה ובסיס המשמשות להכנה (הכפלת ריכוז הטוחנת בנפח);
כבד את היחס הסטויוכיומטרי, כלומר עבור כל H + של החומצה, OH- של הבסיס משמש לנטרול;
כאשר חומצה ובסיס מנטרלים זה את זה ויוצרים מלח, עלינו לדעת אם נותרה חומצה (מאגר חומצה) או בסיס (מאגר בסיסי);
קבע את הריכוז הטוחני של שאריות ומלח על ידי חלוקת מספר השומות שלהם בנפח (סכום הנפחים המשמשים להכנה).
דוגמא: (UEL) פתרונות מאגר הם פתרונות העומדים בפני שינוי ה- pH כאשר מוסיפים חומצות או בסיסים או כאשר מתרחש דילול. פתרונות אלו חשובים במיוחד בתהליכים ביוכימיים, מכיוון שמערכות ביולוגיות רבות תלויות ב- pH. לדוגמא, מוזכרת תלות ה- pH בקצב המחשוף של הקשר האמידי של חומצת האמינו טריפסין על ידי האנזים. chymotrypsin, שבו שינוי ביחידה אחת של pH 8 (pH אופטימלי) ל 7 מביא להפחתה של 50% בפעולה אנזימטית. כדי שלפתרון המאגר תהיה פעולת חציצה משמעותית, עליו להיות בעל כמויות דומות של חומצה ובסיס מצומדות. במעבדה לכימיה הוכן פתרון חיץ על ידי ערבוב של 0.50 ליטר חומצה אתנואית (CH3COOH) 0.20 mol L-1 עם 0.50 L של נתרן הידרוקסיד (NaOH) 0.10 mol L-1. (ניתן: pKa של חומצה אתנואית = 4.75)
פתרון הבעיה:
הנתונים שמספק התרגיל הם:
[חומצה] = 0.20 מול / ליטר
נפח חומצה = 0.5 ליטר
[בסיס] = 0.10 מול / ליטר
נפח בסיס = 0.5 ליטר
pKa = 4.75
ראשון: חישוב מספר שומות החומצה (נא):
na = 0.20. 0,5
na = 0.1 מול
שְׁנִיָה: חישוב מספר השומות של הבסיס:
nb = 0.10. 0,5
nb = 0.05 מול
שְׁלִישִׁי: קבע מי נותר בפתרון:
בחומצה אתאנית יש מימן מיונן אחד בלבד, ובסיס יש קבוצת הידרוקסיל, כך שהיחס ביניהם הוא 1: 1. אז מספר השומות של שתיהן צריך להיות זהה, אך יש לנו כמות גדולה יותר (0.1 מול) של חומצה מכמות הבסיס (0.05 מול), ומשאירה 0.05 מול של חומצה.
חֶדֶר: קביעת מספר השומות של המלח
מכיוון שכמות המלח שנוצרת קשורה תמיד למרכיבי הפרופורציה הסטואיכיומטרית הקטנה יותר (איזון), בדוגמה זו, כמות המלח עוקבת אחר מקדם 1, כלומר מספר השומה שלו הוא גם 0.5 mol.
חמישי: קביעת ריכוז טוחנת של חומצה ומלח
0.5 ליטר חומצה היה מעורבב עם 0.5 ליטר בסיס, וכתוצאה מכך נפח של 1 ליטר. לפיכך, ריכוז החומצה והמלח שווה ל -0.05 מול / ליטר.
שִׁשִׁית: קביעת pH
מכיוון שהמאגר הוא חומצי, פשוט השתמש בערכים בביטוי הבא:
pH = pKa + יומן [מלח]
[חוּמצָה]
pH = 4.75 + יומן 0,05
0,05
pH = 4.75 + יומן 1
pH = 4.75 + 0
pH = 4.75
טיפ 6: כאשר התרגיל מטיל ספק בערך ה- pH החדש לאחר הוספת כמות של חומצה חזקה או בסיס ...
יהיה לנו הערך של הריכוז הטוחני של החומצה או הבסיס שנוספו למאגר;
עלינו לקבל את הריכוז הטוחני של המלח, החומצה או הבסיס המהווים את החיץ. אם אין לנו את זה, פשוט חישבו אותו כפי שנראה בטיפים הקודמים;
הריכוז הנוסף תמיד יופחת מריכוז החומצה או הבסיס;
הריכוז הנוסף תמיד יתווסף לריכוז המלח.
דוגמא: קבע את ה- pH של תמיסת החיץ לאחר הוספת 0.01 מול של NaOH בידיעה, ב 1.0 ליטר של הפתרון המוכן, יש לנו 0.05 מול / ליטר של חומצה אצטית ו -0.05 מול / ליטר של נתרן אצטט. נתונים: (pKa = 4.75, יומן 0.0666 = 0.1765)
פתרון הבעיה:
הנתונים שנמסרו:
[מלח] = 0.05 מול / ליטר
[חומצה] = 0.05 מול / ליטר
[בסיס נוסף למאגר] = 0.01 מול / ליטר
pKa = 4.75
pH = pKa - יומן (מלח - בסיס)
(חומצה + בסיס)
pH = 4.75 - יומן (0,05 - 0,01)
(0,05 + 0,01)
pH = 4.75 - יומן 0,04
0,06
pH = 4.75 - יומן 0.666
pH = 4.75 + 0.1765
pH = 4.9265
על ידי. דיוגו לופס דיאס
מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-ph-uma-solucao-tampao.htm
