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;
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, полученные 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.
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:
[соль] = 0,05 моль / л
[кислота] = 0,05 моль / л
[основание добавлено в буфер] = 0,01 моль / л
рКа = 4,75
pH = pKa - log (соль - основа)
(кислота + основание)
pH = 4,75 - логарифм (0,05 - 0,01)
(0,05 + 0,01)
pH = 4,75 - логарифм 0,04
0,06
pH = 4,75 - логарифм 0,666
pH = 4,75 + 0,1765
pH = 4,9265
Автор: Диого Лопес Диас
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/calculo-ph-uma-solucao-tampao.htm
