Beregning av pH i en bufferløsning

Beregningen av pH er en viktig ressurs studenten har for å bestemme karakter. sur, basisk eller nøytral av en løsning. I denne teksten vil vi foreslå tips for å beregne pH i en bufferløsning på en enkel måte.

Det er bemerkelsesverdig at en bufferløsning kan dannes av følgende blandinger:

Blanding av et salt med en svak base, som må ha samme kation som saltet. Det er en grunnleggende buffer;
Å blande et salt med en svak syre, som må ha samme anion som saltet. Det er en sur buffer.

La oss gå til tipsene ?!

Tips: Formler i henhold til typen bufferløsning

Når du har en sur bufferløsning, bruk:

pH = pKa + log [salt]
[syre]

Når du har en grunnleggende bufferløsning, bruk:

pOH = pKb + logg [salt]
[utgangspunkt]

Når du har en grunnleggende bufferløsning og en annen Kw (vannioniseringskonstant), bruk:

pH = pKb - pKb - log [salt]
[utgangspunkt]

2. tips: Når øvelsen gir konsentrasjonene til deltakerne og ioniseringskonstant...

Vi vil ha konsentrasjonen av syren eller basen som danner løsningen;
Vi vil ha konsentrasjonen av salt som danner løsningen;

instagram story viewer

Vi vil ha ioniseringskonstanten (Ka eller Kb) til syren eller basen som danner løsningen.

Eksempel: (UNIFOR-CE-tilpasset) En blanding av melkesyre (CH₃CH (OH) COOH) og natriumlaktat (CH₃CH (OH) COONa) i vandig løsning fungerer som en bufferløsning, det vil si at den praktisk talt ikke endrer pH ved tilsetning av H⁺ eller åh^-. En løsning som inneholder 0,12 mol / L melkesyre og 0,12 mol / L natriumlaktat har en pH som kan beregnes ved ligningen:

pH = pKa + log [salt]
[syre]

Ka = 1,0x10^-4= syreioniseringskonstant. Ved å forsømme mengden syre som gjennomgår ionisering, bestem pH-verdien til løsningen.

Vedtak:

I dette eksemplet har vi en bufferløsning som består av salt og syre. Dataene som er gitt er:

[salt] = 0,12 mol / l
[syre] = 0,12 mol / l
Ka = 1,10^-4

MERK: øvelsen ga Ka, men i formelen bruker vi pKa, som ganske enkelt er - logKa.

Ettersom det er en syrebuffer, er det bare å bruke uttrykket:

pH = pKa + log [salt]
[syre]

pH = - log 1,10^-4 + logg 0,12
0,12

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

pH = 4 log 10 + log 1

pH = 4,1 + 0

pH = 4

3. tips: Når øvelsen krever å endre pH i en bufferløsning som har fått en mengde sterk syre eller base ...

Trening vil gi konsentrasjonen av syre eller base som danner den;
Vi vil ha konsentrasjonen av salt som danner løsningen;
Vi vil ha ioniseringskonstanten (Ka eller Kb) til syren eller basen som danner løsningen;
Trening vil gi pH-verdien til bufferen etter tilsetning av den sterke syren eller basen;
Det er nødvendig å finne pH-verdien til bufferen før du tilsetter syren eller den sterke basen;
Da må vi trekke pH etter tilsetning fra pH før tilsetning.

Eksempel: (Unimontes-MG) En liter bufferoppløsning inneholder 0,2 mol / L natriumacetat og 0,2 mol / L eddiksyre. Ved å tilsette natriumhydroksid endret pH i løsningen til 4,94. Tatt i betraktning at pKa av eddiksyre er 4,76 ved 25 ° C, hva er endringen i pH i bufferløsningen?

Vedtak: I dette eksemplet har vi en bufferløsning dannet av salt og syre. Dataene som er gitt er:

pH etter tilsetning av sterk base = 4,94
[salt] = 0,2 mol / l
[syre] = 0,2 mol / l
pKa = 4,76

Først må vi beregne pH i bufferen før vi legger til den sterke basen. For dette må vi bruke uttrykket for syrebuffer:

pH = pKa + log [salt]
[syre]

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

pH = 4,76 + log 1

pH = 4,76 + 0

pH = 4,76

Til slutt trekker vi pH etter tilsetning av base fra pH før tilsetning:

ΔpH = etter - før tilsetning av base

ΔpH = 4,94 - 4,76

ΔpH = 0,18

4. tips: Beregning av pH i en buffer når øvelsen gir massen til en av deltakerne

Trening vil gi konsentrasjonen eller mengden materie av syre, base eller salt som danner den;
Når øvelsen gir mengden materie (mol), vil den også gi volumet, fordi i pH-beregningen bruker vi konsentrasjon (divisjon av mol med volum);
Vi vil ha ioniseringskonstanten (Ka eller Kb) til syren eller basen som danner løsningen;
Det er nødvendig å beregne molarmassen og mengden materie til deltakeren som fikk masse i øvelsen.

Eksempel: (UFES - tilpasset) En løsning ble fremstilt ved å tilsette 0,30 mol eddiksyre og 24,6 gram natriumacetat i en tilstrekkelig mengde vann til å fullføre 1,0 liter løsning. CH-systemet₃COOH og CH₃COONa utgjør en bufferløsning der dette systemet er i likevekt. Dermed bestemme pH-verdien til den tilberedte løsningen. (Data: Ka = 1,8 × 10^-5, logg 1,8 = 0,26)

Vedtak:

Dataene som ble gitt av øvelsen var:

Ka = 1,8 × 10^-5
logg 1,8 = 0,26
Volum = 1L
Antall mol syre 0,30 mol
Siden volumet er 1 liter, er [syre] = 0,30 mol / l

Ikke stopp nå... Det er mer etter annonseringen;)
Masse salt brukt = 24,6 g

Først: Vi må beregne molær masse (M₁) salt:

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

Sekund: La oss nå bestemme antall mol salt ved å dele massen som tilbys av øvelsen av molær masse funnet:

n = 24,6
82

n = 0,3 mol

Tredje: Vi må beregne molar konsentrasjon av saltet ved å dele antall mol med det tilførte volumet:

M = Nei
V

M = 0,3
1

M = 0,3 mol / l

Rom: Vi må beregne pH ved å bruke uttrykket for sur bufferløsning:

pH = pKa + log [salt]
[syre]

pH = -log 1,8,10^-5 + logg 0.3
0,3

pH = 5 - log 1,8 + log 1

pH = 5 - 0,26 + 0

pH = 4,74

5. tips: Beregning av pH i en bufferløsning som ble fremstilt ved å blande en syre og en base

Vi vil ha den molare konsentrasjonen og volumet av den sure løsningen;
Vi vil ha molar konsentrasjon og volum av den grunnleggende løsningen;
Vi vil ha ioniseringskonstanten til syren eller basen;
Bestem antall mol syre og base som brukes i preparatet (multipliser molakonsentrasjonen med volumet);
Respekter det støkiometriske forholdet, det vil si for hver H + av syren, en OH- av basen brukes til å nøytralisere;
Når syre og base nøytraliserer hverandre og danner et salt, må vi vite om det er noen syre (syrebuffer) eller base (basisk buffer) igjen;
Bestem molkonsentrasjonen av rest og salt ved å dele molnummeret deres med volumet (summen av volumene som ble brukt i preparatet).

Eksempel: (UEL) Bufferløsninger er løsninger som motstår endring i pH når syrer eller baser tilsettes eller når fortynning oppstår. Disse løsningene er spesielt viktige i biokjemiske prosesser, ettersom mange biologiske systemer er pH-avhengige. For eksempel nevnes pH-avhengigheten av spaltningshastigheten til amidbindingen til aminosyretrypsin av enzymet. chymotrypsin, der en endring i en enhet av pH 8 (optimal pH) til 7 resulterer i en 50% reduksjon i handling enzymatisk. For at bufferløsningen skal ha en betydelig buffering, må den ha sammenlignbare mengder konjugert syre og base. I et kjemilaboratorium ble en bufferløsning fremstilt ved å blande 0,50 liter etansyre (CH₃COOH) 0,20 mol L-1 med 0,50 L natriumhydroksid (NaOH) 0,10 mol L-1. (Gitt: pKa av etansyre = 4,75)

Vedtak:

Oppgavens data er:

[syre] = 0,20 mol / l
Syrevolum = 0,5 l
[base] = 0,10 mol / l
Basevolum = 0,5 l
pKa = 4,75

Først: beregning av antall mol syre (na):

na = 0,20. 0,5

na = 0,1 mol

Sekund: beregning av antall mol av basen:

nb = 0,10. 0,5

nb = 0,05 mol

Tredje: Bestem hvem som er igjen i løsningen:

Etansyre har bare ett ioniserbart hydrogen, og basen har en hydroksylgruppe, så forholdet mellom dem er 1: 1. Så antall mol av begge skal være det samme, men vi har en større mengde (0,1 mol) syre enn mengden base (0,05 mol), og etterlater 0,05 mol syre.

Rom: Bestemmelse av antall mol salt

Da mengden salt som dannes alltid er relatert til komponentene med mindre støkiometrisk andel (balansering), i dette eksemplet følger saltmengden koeffisient 1, det vil si at molnummeret også er 0,5 mol.

Femte: Bestemmelse av molar konsentrasjon av syre og salt

0,5 liter syre ble blandet med 0,5 liter base, noe som resulterte i et volum på 1 liter. Dermed er syre- og saltkonsentrasjonen lik 0,05 mol / l.

Sjette: pH-bestemmelse

Siden bufferen er sur, er det bare å bruke verdiene i følgende uttrykk:

pH = pKa + log [salt]
[syre]

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

pH = 4,75 + log 1

pH = 4,75 + 0

pH = 4,75

6. tips: Når øvelsen setter spørsmålstegn ved den nye pH-verdien etter tilsetning av en mengde sterk syre eller base ...

Vi vil ha verdien av molkonsentrasjonen av syren eller basen som ble tilsatt bufferen;
Vi må ha den molare konsentrasjonen av saltet, syren eller basen som danner bufferen. I tilfelle vi ikke har det, er det bare å beregne det som du ser i de forrige tipsene;
Den tilsatte konsentrasjonen vil alltid bli trukket fra syre- eller basekonsentrasjonen;
Den tilsatte konsentrasjonen vil alltid bli tilsatt saltkonsentrasjonen.

Eksempel: Bestem pH i bufferløsningen etter tilsetning av 0,01 mol NaOH, vel vitende om at i 1,0 L av den tilberedte løsningen har vi 0,05 mol / L eddiksyre og 0,05 mol / L natriumacetat. Data: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)

Vedtak:

Data levert: