Obliczenie pH jest ważnym zasobem, który student musi określić. kwaśny, zasadowy lub obojętny z rozwiązanie. W tym tekście zaproponujemy wskazówki dotyczące obliczania pH roztworu buforowego w prosty sposób.
Warto zauważyć, że a roztwór buforowy mogą tworzyć następujące mieszaniny:
Mieszanina soli ze słabą zasadą, która musi mieć ten sam kation co sól. Jest to podstawowy bufor;
Mieszanie soli ze słabym kwasem, który musi mieć taki sam anion jak sól. Jest buforem kwasowym.
Przejdźmy do wskazówek?!
Pierwsza wskazówka: Formuły w zależności od rodzaju roztworu buforowego
Jeśli masz kwaśny roztwór buforowy, użyj:
pH = pKa + log [Sól]
[kwas]
Jeśli masz podstawowy roztwór buforowy, użyj:
pOH = pKb + log [Sól]
[baza]
Jeśli masz podstawowy roztwór buforowy i inną Kw (stałą jonizacji wody), użyj:
pH = pKb - pKb - log [Sól]
[baza]
Druga wskazówka: Kiedy ćwiczenie zapewnia koncentrację uczestników i stała jonizacji...
Będziemy mieć stężenie kwasu lub zasady, które tworzą roztwór;
Będziemy mieli stężenie soli, które tworzy roztwór;
Będziemy mieli stałą jonizacji (Ka lub Kb) kwasu lub zasady, która tworzy roztwór.
Przykład: (UNIFOR-CE-Adapated) Mieszanina kwasu mlekowego (CH3CH(OH)COOH) i mleczan sodu (CH3CH(OH)COONa) w roztworze wodnym działa jak roztwór buforowy, czyli praktycznie nie zmienia swojego pH przez dodanie H+ albo oh-. Roztwór zawierający 0,12 mol/L kwasu mlekowego i 0,12 mol/L mleczanu sodu ma pH, które można obliczyć za pomocą równania:
pH = pKa + log [Sól]
[kwas]
Ka = 1,0x10-4 = kwasowa stała jonizacji. Pomijając ilość kwasu, który ulega jonizacji, określ wartość pH roztworu.
Rozkład:
W tym przykładzie mamy roztwór buforowy złożony z soli i kwasu. Podane dane to:
[sól] = 0,12 mol/L
[kwas] = 0,12 mol/L
Ka = 1,10-4
UWAGA: ćwiczenie dało Ka, ale we wzorze używamy pKa, czyli po prostu – logKa.
Ponieważ jest to bufor kwasowy, wystarczy użyć wyrażenia:
pH = pKa + log [Sól]
[kwas]
pH = - log 1,10-4 + log 0,12
0,12
pH = - log10-4 + log 0,12
0,12
pH = 4,log 10 + log 1
pH = 4,1 + 0
pH = 4
Trzecia wskazówka: Kiedy ćwiczenie wymaga zmiany pH roztworu buforowego, który otrzymał pewną ilość mocnego kwasu lub zasady...
Ćwiczenie zapewni stężenie kwasu lub zasady, które go tworzą;
Będziemy mieli stężenie soli, które tworzy roztwór;
Będziemy mieli stałą jonizacji (Ka lub Kb) kwasu lub zasady, która tworzy roztwór;
Ćwiczenie dostarczy wartości pH buforu po dodaniu mocnego kwasu lub zasady;
Przed dodaniem kwasu lub mocnej zasady konieczne jest ustalenie wartości pH buforu;
Następnie musimy odjąć pH po dodaniu od pH przed dodaniem.
Przykład: (Unimontes-MG) Jeden litr roztworu buforowego zawiera 0,2 mol/l octanu sodu i 0,2 mol/l kwasu octowego. Po dodaniu wodorotlenku sodu pH roztworu zmieniło się na 4,94. Biorąc pod uwagę, że pKa kwasu octowego wynosi 4,76 w 25°C, jaka jest zmiana pH roztworu buforowego?
Rozkład: W tym przykładzie mamy roztwór buforowy utworzony przez sól i kwas. Podane dane to:
pH po dodaniu mocnej zasady = 4,94
[sól] = 0,2 mol/L
[kwas] = 0,2 mol/L
pKa = 4,76
Najpierw musimy obliczyć pH buforu przed dodaniem mocnej zasady. W tym celu musimy użyć wyrażenia na bufor kwasowy:
pH = pKa + log [Sól]
[kwas]
pH = 4,76 + log 0,2
0,2
pH = 4,76 + log 1
pH = 4,76 + 0
pH = 4,76
Na koniec odejmujemy pH po dodaniu zasady od pH przed dodaniem:
ΔpH = po - przed dodaniem zasady
ΔpH = 4,94 - 4,76
ΔpH = 0,18
Czwarta wskazówka: Obliczanie pH bufora, gdy ćwiczenie zapewnia masę jednego z uczestników
Ćwiczenie zapewni stężenie lub ilość materii kwasu, zasady lub soli, które ją tworzą;
Gdy ćwiczenie podaje ilość materii (mol), poda również objętość, ponieważ w obliczeniach pH używamy stężenia (dzieląc mol przez objętość);
Będziemy mieli stałą jonizacji (Ka lub Kb) kwasu lub zasady, która tworzy roztwór;
Należy obliczyć masę molową i ilość materii uczestnika, któremu podano masę w ćwiczeniu.
Przykład: (UFES - dostosowany) Roztwór przygotowano przez dodanie 0,30 mola kwasu octowego i 24,6 g octanu sodu w ilości wody wystarczającej do uzupełnienia 1,0 litra roztworu. System CO3COOH i CH3COONa stanowi roztwór buforowy, w którym układ ten jest w równowadze. W ten sposób określ pH przygotowanego roztworu. (Dane: Ka = 1,8×10-5, log 1,8 = 0,26)
Rozkład:
Dane dostarczone przez ćwiczenie to:
Ka = 1,8×10-5
log 1,8 = 0,26
Objętość = 1L
Liczba moli kwasu 0,30 mola
-
Ponieważ objętość wynosi 1L, więc [kwas] = 0,30 mol/L
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Masa użytej soli = 24,6 g
Pierwszy: Musimy obliczyć masa cząsteczkowa (M1) z soli:
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
Druga: Teraz wyznaczmy liczbę moli soli, dzieląc masę podaną w ćwiczeniu przez masa cząsteczkowa znaleziony:
n = 24,6
82
n = 0,3 mol
Trzeci: Musimy obliczyć stężenie molowe soli, dzieląc liczbę moli przez dostarczoną objętość:
M = Nie
V
M = 0,3
1
M = 0,3 mol/L
Pokój: Musimy obliczyć pH używając wyrażenia dla kwaśnego roztworu buforowego:
pH = pKa + log [Sól]
[kwas]
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. wskazówka: Obliczanie pH roztworu buforowego, który został przygotowany przez zmieszanie kwasu i zasady
Będziemy mieli stężenie molowe i objętość roztworu kwaśnego;
Będziemy mieli stężenie molowe i objętość roztworu podstawowego;
Będziemy mieli stałą jonizacji kwasu lub zasady;
Określić liczbę moli kwasu i zasady użytych w preparacie (mnożąc stężenie molowe przez objętość);
Przestrzegaj stosunku stechiometrycznego, to znaczy dla każdego H+ kwasu, do zobojętnienia stosuje się OH- zasady;
Ponieważ kwas i zasada neutralizują się nawzajem i tworzą sól, musimy wiedzieć, czy pozostał jeszcze kwas (bufor kwasowy) lub zasada (bufor podstawowy);
Określ stężenie molowe pozostałości i soli, dzieląc ich liczbę moli przez objętość (suma objętości użytych w preparacie).
Przykład: (UEL) Roztwory buforowe to roztwory odporne na zmianę pH po dodaniu kwasów lub zasad lub po rozcieńczeniu. Rozwiązania te są szczególnie ważne w procesach biochemicznych, ponieważ wiele układów biologicznych jest zależnych od pH. Na przykład wspomina się o zależności pH od szybkości rozszczepiania wiązania amidowego trypsyny aminokwasu przez enzym. chymotrypsyna, w której zmiana o jedną jednostkę pH 8 (optymalne pH) do 7 skutkuje 50% zmniejszeniem działania enzymatyczny. Aby roztwór buforowy miał znaczące działanie buforujące, musi zawierać porównywalne ilości sprzężonego kwasu i zasady. W laboratorium chemicznym przygotowano roztwór buforowy mieszając 0,50 l kwasu etanowego (CH3COOH) 0,20 mol L-1 z 0,50 l wodorotlenku sodu (NaOH) 0,10 mol L-1. (Podane: pKa kwasu etanowego = 4,75)
Rozkład:
Dane dostarczane przez ćwiczenie to:
[kwas] = 0,20 mol/L
Objętość kwasu = 0,5 l
[podstawa] = 0,10 mol/L
Objętość podstawowa = 0,5 l
pKa = 4,75
Pierwszy: obliczenie liczby moli kwasu (na):
na = 0,20. 0,5
na = 0,1 mol
Druga: obliczenie liczby moli bazy:
nb = 0,10. 0,5
nb = 0,05 mol
Trzeci: Określ, kto pozostał w rozwiązaniu:
Kwas etanowy ma tylko jeden jonizowalny wodór, a zasada ma grupę hydroksylową, więc stosunek między nimi wynosi 1:1. Tak więc liczba moli obu powinna być taka sama, ale mamy większą ilość (0,1 mola) kwasu niż ilość zasady (0,05 mola), pozostawiając 0,05 mola kwasu.
Pokój: Oznaczanie liczby moli soli
Ponieważ ilość powstającej soli jest zawsze związana ze składnikami o mniejszej proporcji stechiometrycznej (równoważenie), w tym przykładzie ilość soli jest zgodna ze współczynnikiem 1, czyli jej liczba molowa również wynosi 0,5 mol.
Piąty: Oznaczanie stężenia molowego kwasu i soli
0,5 l kwasu zmieszano z 0,5 l zasady, uzyskując objętość 1 l. Zatem stężenie kwasu i soli wynosi 0,05 mol/l.
Szósty: oznaczanie pH
Ponieważ bufor jest kwaśny, wystarczy użyć wartości w następującym wyrażeniu:
pH = pKa + log [Sól]
[kwas]
pH = 4,75 + log 0,05
0,05
pH = 4,75 + log 1
pH = 4,75 + 0
pH = 4,75
Szósta wskazówka: Gdy ćwiczenie kwestionuje nową wartość pH po dodaniu pewnej ilości mocnego kwasu lub zasady...
Otrzymamy wartość stężenia molowego kwasu lub zasady, które zostały dodane do buforu;
Musimy mieć stężenie molowe soli, kwasu lub zasady, które tworzą bufor. Jeśli go nie mamy, po prostu oblicz, jak pokazano w poprzednich wskazówkach;
Dodane stężenie będzie zawsze odejmowane od stężenia kwasu lub zasady;
Dodane stężenie będzie zawsze dodawane do stężenia soli.
Przykład: Określ pH roztworu buforowego po dodaniu 0,01 mola NaOH wiedząc, że w 1,0 l przygotowanego roztworu mamy 0,05 mol/l kwasu octowego i 0,05 mol/l octanu sodu. Dane: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)
Rozkład:
Podane dane:
[sól] = 0,05 mol/L
[kwas] = 0,05 mol/L
[zasada dodana do buforu] = 0,01 mol/L
pKa = 4,75
pH = pKa – log (sól - baza)
(kwas + zasada)
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
Przeze mnie Diogo Lopes Dias
