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;
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 hjelp av ligningen:
pH = pKa + log [salt]
[syre]
Ka = 1,0x10-4 = syreioniseringskonstant. Når du forsømmer mengden syre som gjennomgår ionisering, bestemmer du pH-verdien til løsningen.
Vedtak:
I dette eksemplet har vi en bufferløsning som består av salt og syre. Dataene som er oppgitt 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 trening 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 oppgitt 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 massen 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 i 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
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 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 buffringsvirkning, 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:
[salt] = 0,05 mol / l
[syre] = 0,05 mol / l
[base tilsatt til buffer] = 0,01 mol / L
pKa = 4,75
pH = pKa - logg (salt - base)
(syre + base)
pH = 4,75 - log (0,05 - 0,01)
(0,05 + 0,01)
pH = 4,75 - log 0,04
0,06
pH = 4,75 - log 0,666
pH = 4,75 + 0,1765
pH = 4,9265
Av meg. Diogo Lopes Dias
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-ph-uma-solucao-tampao.htm
