완충 용액의 pH 계산

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계산 pH 학생이 성격을 결정하는 데 중요한 자원입니다. 산성, 염기성 또는 중성 의 해결책. 이 텍스트에서 우리는 완충 용액의 pH 계산을위한 팁 간단한 방법으로.

주목할만한 것은 완충액 다음 혼합물로 형성 될 수 있습니다.

염과 양이온이 같아야하는 약염기와 염의 혼합물. 기본 버퍼입니다.
염과 음이온이 같아야하는 약산과 소금을 섞는다. 산성 버퍼입니다.

팁으로 가자?!

첫 번째 팁: 완충액 유형에 따른 공식

산성 완충 용액이 있으면 다음을 사용하십시오.

pH = pKa + 로그 [소금]
[산]

기본 완충액이있는 경우 다음을 사용하십시오.

pOH = pKb + 로그 [소금]
[베이스]

기본 완충액과 다른 Kw (물 이온화 상수)가있는 경우 다음을 사용하십시오.

pH = pKb-pKb-로그 [소금]
[베이스]

두 번째 팁: 운동이 참가자의 집중력을 제공하고 이온화 상수...

우리는 용액을 형성하는 산 또는 염기의 농도를 가질 것입니다.
우리는 용액을 형성하는 소금의 농도를 갖게 될 것입니다.
용액을 형성하는 산 또는 염기의 이온화 상수 (Ka 또는 Kb)를 갖게됩니다.

예: (UNIFOR-CE-Adapted) 젖산 (CH₃CH (OH) COOH) 및 젖산 나트륨 (CH₃수용액의 CH (OH) COONa)는 완충액으로 작용합니다. 즉, H를 첨가해도 pH가 거의 변하지 않습니다.⁺ 또는 오^-. 0.12 mol / L의 젖산과 0.12 mol / L의 젖산 나트륨을 포함하는 용액의 pH는 다음 방정식으로 계산할 수 있습니다.

pH = pKa + 로그 [소금]
[산]

Ka = 1.0x10^-4= 산 이온화 상수. 이온화되는 산의 양을 무시하고 용액의 pH 값을 결정합니다.

해결:

이 예에서는 소금과 산으로 구성된 완충액이 있습니다. 제공되는 데이터는 다음과 같습니다.

[소금] = 0.12 mol / L
[산] = 0.12 mol / L
Ka = 1.10^-4

노트: 연습은 Ka를 주었지만 공식에서 우리는 pKa를 사용합니다. 이것은 단순히 logKa입니다.

산성 버퍼이므로 다음 표현식을 사용하십시오.

pH = pKa + 로그 [소금]
[산]

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pH =-로그 1.10^-4 + 로그 0,12
0,12

pH =-log10^-4 + 로그 0,12
0,12

pH = 4.log 10 + log 1

pH = 4.1 + 0

pH = 4

세 번째 팁: 운동 중에 강산 또는 염기를 다량받은 완충액의 pH를 변경해야 할 때 ...

운동은 그것을 형성하는 산 또는 염기의 농도를 제공합니다.
우리는 용액을 형성하는 소금의 농도를 갖게 될 것입니다.
용액을 형성하는 산 또는 염기의 이온화 상수 (Ka 또는 Kb)를 갖게됩니다.
운동은 강산 또는 염기를 첨가 한 후 완충액의 pH 값을 제공합니다.
산 또는 강염기를 첨가하기 전에 완충액의 pH 값을 찾아야합니다.
그런 다음 첨가 전 pH에서 첨가 후 pH를 빼야합니다.

예: (Unimontes-MG) 1 리터의 완충액에는 0.2 mol / L의 아세트산 나트륨과 0.2 mol / L의 아세트산이 포함되어 있습니다. 수산화 나트륨을 첨가하여 용액의 pH가 4.94로 변경되었습니다. 25 ° C에서 아세트산의 pKa가 4.76 인 것을 고려할 때 완충액의 pH 변화는 얼마입니까?

해결:이 예에서는 소금과 산으로 형성된 완충 용액이 있습니다. 제공되는 데이터는 다음과 같습니다.

강염기 첨가 후 pH = 4.94
[소금] = 0.2 mol / L
[산] = 0.2 mol / L
pKa = 4.76

처음에는 강염기를 추가하기 전에 버퍼의 pH를 계산해야합니다. 이를 위해 산성 버퍼에 대한 표현식을 사용해야합니다.

pH = pKa + 로그 [소금]
[산]

pH = 4.76 + 로그 0,2
0,2

pH = 4.76 + 로그 1

pH = 4.76 + 0

pH = 4.76

마지막으로, 추가 전 pH에서 염기 추가 후 pH를 뺍니다.

ΔpH = 염기 첨가 후-전

ΔpH = 4.94-4.76

ΔpH = 0.18

네 번째 팁: 운동이 참가자 중 한 명에게 질량을 제공 할 때 완충액의 pH 계산

운동은 그것을 형성하는 산, 염기 또는 염의 농도 또는 양을 제공합니다.
운동이 물질의 양 (mol)을 제공 할 때, pH 계산에서 농도 (mol을 부피로 나누기)를 사용하기 때문에 부피도 제공합니다.
용액을 형성하는 산 또는 염기의 이온화 상수 (Ka 또는 Kb)를 갖게됩니다.
운동에서 질량이 주어진 참가자의 몰 질량과 물질의 양을 계산할 필요가 있습니다.

예: (UFES-적응 됨) 1.0 리터의 용액을 완성하기 위해 충분한 양의 물에 0.30 몰의 아세트산과 24.6 그램의 아세트산 나트륨을 첨가하여 용액을 제조 하였다. CH 시스템₃COOH 및 CH₃COONa는이 시스템이 평형을 이루는 완충 용액을 구성합니다. 따라서 준비된 용액의 pH를 결정하십시오. (데이터: Ka = 1.8 × 10^-5, 로그 1.8 = 0.26)

해결:

실습에서 제공 한 데이터는 다음과 같습니다.

Ka = 1.8 × 10^-5
로그 1.8 = 0.26
볼륨 = 1L
산의 몰수 0.30 몰
부피가 1L이므로 [산] = 0.30 mol / L

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사용 된 소금의 질량 = 24.6g

먼저: 우리는 계산해야합니다 몰 질량 (미디엄₁) 소금의:

CH₃쿠나

미디엄₁ = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23

미디엄₁ = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23

미디엄₁ = 82g / 몰

둘째: 이제 운동에 의해 제공된 질량을 다음과 같이 나누어 소금의 몰 수를 결정합시다. 몰 질량 녹이다:

n = 24,6
82

n = 0.3 몰

제삼: 우리는 계산해야합니다 몰 농도 몰수를 공급량으로 나누어 소금의 양 :

M = 아니
V

M = 0,3
1

M = 0.3 몰 / L

방: 산성 완충 용액에 대한 식을 사용하여 pH를 계산해야합니다.

pH = pKa + 로그 [소금]
[산]

pH = -log 1.8.10^-5 + 로그 0.3
0,3

pH = 5-log 1.8 + log 1

pH = 5-0.26 + 0

pH = 4.74

5 번째 Tip: 산과 염기를 혼합하여 준비한 완충액의 pH 계산

우리는 산성 용액의 몰 농도와 부피를 가질 것입니다.
우리는 기본 용액의 몰 농도와 부피를 가질 것입니다.
우리는 산이나 염기의 이온화 상수를 가질 것입니다.
제제에 사용 된 산 및 염기의 몰수를 결정합니다 (몰 농도에 부피를 곱합니다).
화학 양 론적 비율, 즉 산의 각 H +에 대해 염기의 OH-를 사용하여 중화합니다.
산과 염기가 서로 중화되어 염을 형성하기 때문에 산 (산 완충제) 또는 염기 (염기성 완충제)가 남아 있는지 알아야합니다.
몰수를 부피 (준비에 사용 된 부피의 합)로 나누어 남은 소금과 소금의 몰 농도를 결정합니다.

예: (UEL) 완충액은 산 또는 염기를 첨가하거나 희석이 발생할 때 pH 변화에 저항하는 용액입니다. 많은 생물학적 시스템이 pH에 의존하기 때문에 이러한 솔루션은 생화학 공정에서 특히 중요합니다. 예를 들어, 효소에 의한 아미노산 트립신의 아미드 결합 절단 속도에 따른 pH 의존성이 언급된다. 키모 트립신: pH 8 (최적 pH)의 한 단위를 7로 변경하면 활동이 50 % 감소합니다. 효소. 완충액이 상당한 완충 작용을하려면 비슷한 양의 공액 산과 염기가 있어야합니다. 화학 실험실에서 0.50 L의 에탄올 산 (CH)을 혼합하여 완충액을 준비했습니다.₃COOH) 0.20 mol L-1과 0.50 L의 수산화 나트륨 (NaOH) 0.10 mol L-1. (주어진: 에탄올 산의 pKa = 4.75)

해결:

실습에서 제공하는 데이터는 다음과 같습니다.

[산] = 0.20 mol / L
산 부피 = 0.5 L
[기본] = 0.10 mol / L
기본 부피 = 0.5L
pKa = 4.75

먼저: 산의 몰수 (na) 계산 :

na = 0.20. 0,5

na = 0.1 몰

둘째: 염기의 몰 수 계산 :

nb = 0.10. 0,5

nb = 0.05 몰

제삼: 솔루션에 남아있는 사람을 확인합니다.

Ethanoic acid에는 이온화 가능한 수소가 하나만 있고 염기에는 히드 록 실기가 있으므로 그 비율은 1: 1입니다. 따라서 둘 다의 몰 수는 동일해야하지만 염기의 양 (0.05 몰)보다 산의 양 (0.1 몰)이 더 많아서 0.05 몰의 산이 남습니다.

방: 소금의 몰수 결정

형성된 소금의 양은 항상 더 작은 화학 양 론적 비율의 성분과 관련이 있기 때문에 (균형),이 예에서 소금의 양은 계수 1을 따릅니다. 즉, 몰수도 0.5입니다. 몰.

다섯: 산과 염의 몰 농도 측정

0.5 L의 산을 0.5 L의 염기와 혼합하여 1 L의 부피를 얻었습니다. 따라서 산 및 염 농도는 0.05 mol / L입니다.

육분의 하나: pH 결정

버퍼가 산성이므로 다음 표현식의 값을 사용하십시오.

pH = pKa + 로그 [소금]
[산]

pH = 4.75 + 로그 0,05
0,05

pH = 4.75 + 로그 1

pH = 4.75 + 0

pH = 4.75

6 번째 팁: 강산 또는 염기를 추가 한 후 운동 중에 새로운 pH 값이 궁금 할 때 ...

우리는 완충액에 첨가 된 산 또는 염기의 몰 농도 값을 얻을 것입니다.
우리는 완충액을 형성하는 염, 산 또는 염기의 몰 농도가 있어야합니다. 우리가 그것을 가지고 있지 않다면, 이전 팁에서 본 것처럼 계산하십시오.
추가 된 농도는 항상 산 또는 염기 농도에서 차감됩니다.
추가 된 농도는 항상 소금 농도에 추가됩니다.

예: 준비된 용액 1.0 L에 0.05 mol / L의 아세트산과 0.05 mol / L의 아세트산 나트륨이 있음을 알고 0.01 mol의 NaOH를 첨가 한 후 완충 용액의 pH를 결정하십시오. 데이터: (pKa = 4.75, 로그 0.0666 = 0.1765)

해결:

제공된 데이터 :