Расчет pH буферного раствора

protection click fraud

Расчет pH это важный ресурс, который должен определить ученик. кислотный, основной или нейтральный из решение. В этом тексте мы предложим советы по расчету pH буферного раствора простым способом.

Примечательно, что буферный раствор может быть образован следующими смесями:

Смесь соли со слабым основанием, которое должно иметь тот же катион, что и соль. Это базовый буфер;
Смешивание соли со слабой кислотой, которая должна иметь тот же анион, что и соль. Это кислотный буфер.

Перейдем к советам ?!

1-й совет: формулы в соответствии с типом буферного раствора

Если у вас кислотный буферный раствор, используйте:

pH = pKa + log [соль]
[кислота]

Когда у вас есть базовый буферный раствор, используйте:

pOH = pKb + log [соль]
[база]

Если у вас есть базовый буферный раствор и другая константа ионизации воды), используйте:

pH = pKb - pKb - log [соль]
[база]

2-й совет: когда упражнение обеспечивает концентрацию участников и константа ионизации...

У нас будет концентрация кислоты или основания, образующего раствор;

instagram story viewer

У нас будет концентрация соли, которая образует раствор;
У нас будет константа ионизации (Ka или Kb) кислоты или основания, образующего раствор.

Пример: (UNIFOR-CE-адаптировано) Смесь молочной кислоты (CH₃CH (OH) COOH) и лактат натрия (CH₃CH (OH) COONa) в водном растворе работает как буферный раствор, то есть практически не изменяет свой pH за счет добавления H⁺ или ох^-. Раствор, содержащий 0,12 моль / л молочной кислоты и 0,12 моль / л лактата натрия, имеет pH, который можно рассчитать по уравнению:

pH = pKa + log [соль]
[кислота]

Ka = 1.0x10^-4= константа кислотной ионизации. Пренебрегая количеством кислоты, подвергающейся ионизации, определите значение pH раствора.

Разрешение:

В этом примере у нас есть буферный раствор, состоящий из соли и кислоты. Представленные данные:

[соль] = 0,12 моль / л
[кислота] = 0,12 моль / л
Ka = 1,10^-4

ПРИМЕЧАНИЕ: упражнение дало Ка, но в формуле мы используем pKa, что просто - logKa.

Поскольку это кислотный буфер, просто используйте выражение:

pH = pKa + log [соль]
[кислота]

pH = - log 1,10^-4 + журнал 0,12
0,12

pH = - log10^-4 + журнал 0,12
0,12

pH = 4 log 10 + log 1

pH = 4,1 + 0

pH = 4

3-й совет: когда упражнения требуют изменения pH буферного раствора, который получил некоторое количество сильной кислоты или основания ...

Упражнения обеспечат концентрацию кислоты или основания, образующей его;
У нас будет концентрация соли, которая образует раствор;
У нас будет константа ионизации (Ka или Kb) кислоты или основания, образующего раствор;
Упражнения обеспечат значение pH буфера после добавления сильной кислоты или основания;
Перед добавлением кислоты или сильного основания необходимо определить значение pH буфера;
Затем мы должны вычесть pH после добавления из pH перед добавлением.

Пример: (Унимонтес-МГ) Один литр буферного раствора содержит 0,2 моль / л ацетата натрия и 0,2 моль / л уксусной кислоты. При добавлении гидроксида натрия pH раствора изменился до 4,94. Учитывая, что pKa уксусной кислоты составляет 4,76 при 25 ° C, каково изменение pH буферного раствора?

разрешение: В этом примере у нас есть буферный раствор, образованный солью и кислотой. Представленные данные:

pH после добавления сильного основания = 4,94
[соль] = 0,2 моль / л
[кислота] = 0,2 моль / л
рКа = 4,76

Сначала мы должны рассчитать pH буфера перед добавлением сильного основания. Для этого мы должны использовать выражение для кислотного буфера:

pH = pKa + log [соль]
[кислота]

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

pH = 4,76 + log 1

pH = 4,76 + 0

pH = 4,76

Наконец, мы вычитаем pH после добавления основания из pH перед добавлением:

ΔpH = after - до добавления основания

ΔpH = 4,94 - 4,76

ΔpH = 0,18

4-й совет: расчет pH буфера, когда упражнение определяет массу одного из участников.

Упражнения обеспечат концентрацию или количество вещества кислоты, основания или соли, которое его образует;
Когда упражнение обеспечивает количество вещества (моль), оно также обеспечивает объем, потому что при вычислении pH мы используем концентрацию (деление моля на объем);
У нас будет константа ионизации (Ka или Kb) кислоты или основания, образующего раствор;
Необходимо рассчитать молярную массу и количество вещества участника, которому была придана масса в упражнении.

Пример: (UFES - адаптировано) Раствор готовили путем добавления 0,30 моль уксусной кислоты и 24,6 г ацетата натрия в достаточном количестве воды для получения 1,0 л раствора. Система CH₃COOH и CH₃COONa представляет собой буферный раствор, в котором эта система находится в равновесии. Таким образом определяют pH приготовленного раствора. (Данные: Ka = 1,8 × 10^-5, log 1,8 = 0,26)

разрешение:

Данные, предоставленные в ходе учений, были следующими:

Ка = 1,8 × 10^-5
журнал 1,8 = 0,26
Объем = 1л
Число молей кислоты 0,30 моль
Поскольку объем составляет 1 л, значит [кислота] = 0,30 моль / л.

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)
Масса использованной соли = 24,6 г

Первый: Мы должны рассчитать молярная масса (M₁) соли:

CH₃COONa

M₁ = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23

M₁ = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23

M₁ = 82 г / моль

Второй: Теперь давайте определим количество молей соли, разделив массу, полученную в результате упражнения, на молярная масса нашел:

п = 24,6
82

n = 0,3 моль

В третьих: Мы должны рассчитать молярная концентрация соли, разделив количество молей на поставленный объем:

M = нет
V

M = 0,3
1

M = 0,3 моль / л

Номер: Мы должны рассчитать pH, используя выражение для кислого буферного раствора:

pH = pKa + log [соль]
[кислота]

pH = -log 1.8.10^-5 + журнал 0,3
0,3

pH = 5 - log 1,8 + log 1

pH = 5 - 0,26 + 0

pH = 4,74

5-й совет: расчет pH буферного раствора, приготовленного путем смешивания кислоты и основания.

У нас будет молярная концентрация и объем кислого раствора;
У нас будет молярная концентрация и объем основного раствора;
У нас будет константа ионизации кислоты или основания;
Определите количество молей кислоты и основания, использованных в препарате (умножая молярную концентрацию на объем);
Соблюдайте стехиометрическое соотношение, то есть для каждого H + кислоты для нейтрализации используется OH- основания;
Поскольку кислота и основание нейтрализуют друг друга и образуют соль, мы должны знать, осталась ли какая-нибудь кислота (кислотный буфер) или основание (основной буфер);
Определите молярную концентрацию остатков и соли, разделив их молярное число на объем (сумма объемов, использованных в препарате).

Пример: (UEL) Буферные растворы - это растворы, которые сопротивляются изменению pH при добавлении кислот или оснований или при разбавлении. Эти растворы особенно важны в биохимических процессах, поскольку многие биологические системы зависят от pH. Например, упоминается зависимость pH от скорости расщепления ферментом амидной связи аминокислоты трипсина. химотрипсин, в котором изменение одной единицы pH 8 (оптимального pH) до 7 приводит к снижению активности на 50% ферментативный. Чтобы буферный раствор обладал значительным буферным действием, он должен содержать сопоставимые количества конъюгированной кислоты и основания. В химической лаборатории буферный раствор готовили путем смешивания 0,50 л этановой кислоты (CH₃COOH) 0,20 моль л-1 с 0,50 л гидроксида натрия (NaOH) 0,10 моль л-1. (Дано: pKa этановой кислоты = 4,75)

Разрешение:

Данные, полученные в ходе упражнения:

[кислота] = 0,20 моль / л
Объем кислоты = 0,5 л
[основание] = 0,10 моль / л
Базовый объем = 0,5 л
рКа = 4,75

Первый: расчет количества молей кислоты (па):

na = 0,20. 0,5

na = 0,1 моль

Второй: расчет количества молей основания:

nb = 0,10. 0,5

nb = 0,05 моль

В третьих: Определите, кто остался в растворе:

Этановая кислота имеет только один ионизируемый водород, а основание имеет гидроксильную группу, поэтому соотношение между ними составляет 1: 1. Таким образом, количество молей у обоих должно быть одинаковым, но у нас есть большее количество (0,1 моль) кислоты, чем количество основания (0,05 моль), и остается 0,05 моль кислоты.

Номер: Определение количества молей соли

Поскольку количество образующейся соли всегда относится к компонентам с меньшей стехиометрической пропорцией (балансировка), в этом примере количество соли следует за коэффициентом 1, то есть ее мольное число также равно 0,5. мол.

Пятый: Определение молярной концентрации кислоты и соли

0,5 л кислоты смешали с 0,5 л основания, в результате чего получился объем 1 л. Таким образом, концентрация кислоты и соли равна 0,05 моль / л.

Шестое: определение pH

Поскольку буфер является кислым, просто используйте значения в следующем выражении:

pH = pKa + log [соль]
[кислота]

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

pH = 4,75 + log 1

pH = 4,75 + 0

pH = 4,75

Шестой совет: когда упражнение ставит под сомнение новое значение pH после добавления некоторого количества сильной кислоты или основания ...

У нас будет значение молярной концентрации кислоты или основания, которое было добавлено в буфер;
У нас должна быть молярная концентрация соли, кислоты или основания, образующих буфер. Если у нас его нет, просто рассчитайте, как показано в предыдущих советах;
Добавленная концентрация всегда будет вычитаться из концентрации кислоты или основания;
Добавленная концентрация всегда будет добавляться к концентрации соли.

Пример: Определите pH буферного раствора после добавления 0,01 моль NaOH, зная, что в 1,0 л приготовленного раствора содержится 0,05 моль / л уксусной кислоты и 0,05 моль / л ацетата натрия. Данные: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)

Разрешение:

Предоставленные данные: