Beräkning av pH för en buffertlösning

Beräkningen av pH är en viktig resurs som studenten har för att bestämma karaktär. sur, basisk eller neutral av en lösning. I denna text kommer vi att föreslå tips för att beräkna pH i en buffertlösning på ett enkelt sätt.

Det är anmärkningsvärt att en buffert-lösning kan bildas av följande blandningar:

Blandning av ett salt med en svag bas, som måste ha samma katjon som saltet. Det är en grundläggande buffert;
Blanda ett salt med en svag syra, som måste ha samma anjon som saltet. Det är en sur buffert.

Låt oss gå till tipsen ?!

1: a Tips: Formler efter typ av buffertlösning

När du har en sur buffertlösning, använd:

pH = pKa + log [salt]
[syra]

När du har en grundläggande buffertlösning, använd:

pOH = pKb + log [salt]
[bas]

När du har en grundläggande buffertlösning och en annan Kw (Water Ionization Constant), använd:

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

2: a Tips: När övningen ger deltagarnas koncentrationer och joniseringskonstant...

Vi kommer att ha koncentrationen av syran eller basen som bildar lösningen;

instagram story viewer

Vi kommer att ha den koncentration av salt som bildar lösningen;
Vi kommer att ha joniseringskonstanten (Ka eller Kb) för syran eller basen som bildar lösningen.

Exempel: (UNIFOR-CE-anpassad) En blandning av mjölksyra (CH₃CH (OH) COOH) och natriumlaktat (CH₃CH (OH) COONa) i vattenlösning fungerar som en buffertlösning, det vill säga det ändrar praktiskt taget inte sitt pH genom tillsats av H⁺ eller åh^-. En lösning innehållande 0,12 mol / L mjölksyra och 0,12 mol / L natriumlaktat har ett pH som kan beräknas med ekvationen:

pH = pKa + log [salt]
[syra]

Ka = 1,0x10^-4= syrajoniseringskonstant. Försumma mängden syra som genomgår jonisering, bestäm pH-värdet för lösningen.

Upplösning:

I detta exempel har vi en buffertlösning som består av salt och syra. Uppgifterna är:

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

NOTERA: övningen gav Ka, men i formeln använder vi pKa, vilket helt enkelt är - logKa.

Eftersom det är en syrabuffert, använd bara uttrycket:

pH = pKa + log [salt]
[syra]

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: e tips: När träning kräver att du ändrar pH i en buffertlösning som har fått en mängd stark syra eller bas ...

Motion ger den koncentration av syra eller bas som bildar den;
Vi kommer att ha den koncentration av salt som bildar lösningen;
Vi kommer att ha joniseringskonstanten (Ka eller Kb) för syran eller basen som bildar lösningen;
Motion ger pH-värdet för bufferten efter tillsats av den starka syran eller basen;
Det är nödvändigt att hitta buffertens pH-värde innan du tillsätter syran eller den starka basen;
Sedan måste vi subtrahera pH efter tillsats från pH före tillsats.

Exempel: (Unimontes-MG) En liter buffertlösning innehåller 0,2 mol / L natriumacetat och 0,2 mol / L ättiksyra. Genom att tillsätta natriumhydroxid ändrades lösningens pH till 4,94. Med tanke på att pKa för ättiksyra är 4,76 vid 25 ° C, vad är förändringen i pH för buffertlösningen?

Upplösning: I det här exemplet har vi en buffertlösning bildad av salt och syra. Uppgifterna är:

pH efter tillsats av stark bas = 4,94
[salt] = 0,2 mol / 1
[syra] = 0,2 mol / 1
pKa = 4,76

Inledningsvis måste vi beräkna buffertens pH innan vi tillsätter den starka basen. För detta måste vi använda uttrycket för syrabuffert:

pH = pKa + log [salt]
[syra]

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

pH = 4,76 + log 1

pH = 4,76 + 0

pH = 4,76

Slutligen subtraherar vi pH efter tillsats av bas från pH före tillsats:

ΔpH = efter - före tillsats av bas

ΔpH = 4,94 - 4,76

ΔpH = 0,18

4: e tipset: Beräkna pH för en buffert när övningen ger massan av en av deltagarna

Motion ger koncentrationen eller mängden materia av syra, bas eller salt som bildar den;
När övningen ger mängden materia (mol) kommer den också att ge volymen, för i pH-beräkningen använder vi koncentration (dividerar molen med volymen);
Vi kommer att ha joniseringskonstanten (Ka eller Kb) för syran eller basen som bildar lösningen;
Det är nödvändigt att beräkna molmassan och mängden materia för deltagaren som fick massan i övningen.

Exempel: (UFES - anpassad) En lösning framställdes genom tillsats av 0,30 mol ättiksyra och 24,6 gram natriumacetat i en tillräcklig mängd vatten för att slutföra 1,0 liter lösning. CH-systemet₃COOH och CH₃COONa utgör en buffertlösning där detta system är i jämvikt. Således bestämmer du pH för den beredda lösningen. (Data: Ka = 1,8 × 10^-5, log 1,8 = 0,26)

Upplösning:

Uppgifterna från övningen var:

Ka = 1,8 × 10^-5
log 1,8 = 0,26
Volym = 1L
Antal mol syra 0,30 mol
Eftersom volymen är 1 liter, så är [syra] = 0,30 mol / l
Massa av använt salt = 24,6 g

Först: Vi måste beräkna molär massa (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

Andra: Låt oss nu bestämma antalet mol salt genom att dela massan som tillhandahålls av övningen av molär massa hittades:

n = 24,6
82

n = 0,3 mol

Tredje: Vi måste beräkna molär koncentration av saltet genom att dividera antalet mol med den tillförda volymen:

M = Nej
V

M = 0,3
1

M = 0,3 mol / l

Rum: Vi måste beräkna pH med hjälp av uttrycket för sur buffertlösning:

pH = pKa + log [salt]
[syra]

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: e tips: Beräkna pH för en buffertlösning som bereddes genom att blanda en syra och en bas

Vi kommer att ha den molära koncentrationen och volymen av den sura lösningen;
Vi kommer att ha den molära koncentrationen och volymen av baslösningen;
Vi kommer att ha joniseringskonstanten för syran eller basen;
Bestäm antalet mol syra och bas som används i beredningen (multiplicera molkoncentrationen med volymen);
Respektera det stökiometriska förhållandet, det vill säga för varje H + av syran, används en OH- av basen för att neutralisera;
När syra och bas neutraliserar varandra och bildar ett salt måste vi veta om det finns någon syra (syrabuffert) eller bas (basisk buffert) kvar;
Bestäm molkoncentrationen av rester och salt genom att dela deras molantal med volymen (summan av de volymer som används i beredningen).

Exempel: (UEL) Buffertlösningar är lösningar som motstår förändringen i pH när syror eller baser tillsätts eller när utspädning sker. Dessa lösningar är särskilt viktiga i biokemiska processer, eftersom många biologiska system är pH-beroende. Exempelvis nämns pH-beroende på klyvningshastigheten för amidbindningen av aminosyran trypsin med enzymet. chymotrypsin, i vilken en förändring av en enhet av pH 8 (optimalt pH) till 7 resulterar i en 50% reduktion av verkan enzymatisk. För att buffertlösningen ska ha en signifikant buffertverkan måste den ha jämförbara mängder konjugerad syra och bas. I ett kemilaboratorium framställdes en buffertlösning genom att blanda 0,50 liter etansyra (CH₃COOH) 0,20 mol L-1 med 0,50 L natriumhydroxid (NaOH) 0,10 mol L-1. (Givet: pKa av etansyra = 4,75)

Upplösning:

Uppgifterna från övningen är:

[syra] = 0,20 mol / l
Syravolym = 0,5 liter
[bas] = 0,10 mol / l
Basvolym = 0,5 l
pKa = 4,75

Först: beräkning av antalet mol syra (na):

na = 0,20. 0,5

na = 0,1 mol

Andra: beräkning av antalet mol av basen:

nb = 0,10. 0,5

nb = 0,05 mol

Tredje: Bestäm vem som är kvar i lösningen:

Etansyra har bara ett joniserbart väte och basen har en hydroxylgrupp, så förhållandet mellan dem är 1: 1. Så antalet mol av båda bör vara detsamma, men vi har en större mängd (0,1 mol) syra än mängden bas (0,05 mol), vilket lämnar 0,05 mol syra.

Rum: Bestämning av antalet mol salt

Eftersom den bildade mängden salt alltid är relaterad till komponenterna med mindre stökiometrisk proportion (balansering), i detta exempel följer mängden salt koefficient 1, det vill säga dess molnummer är också 0,5 mol.

Femte: Bestämning av molkoncentrationen av syra och salt

0,5 liter syra blandades med 0,5 liter bas, vilket resulterade i en volym av 1 liter. Således är syra- och saltkoncentrationen lika med 0,05 mol / l.

Sjätte: pH-bestämning

Eftersom bufferten är sur, använd bara värdena i följande uttryck:

pH = pKa + log [salt]
[syra]

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

pH = 4,75 + log 1

pH = 4,75 + 0

pH = 4,75

6: e tips: När övningen ifrågasätter det nya pH-värdet efter tillsats av en mängd stark syra eller bas ...

Vi kommer att ha värdet av molkoncentrationen av syran eller basen som tillsattes bufferten;
Vi måste ha den molära koncentrationen av saltet, syran eller basen som bildar bufferten. Om vi inte har det, beräkna det bara enligt tidigare tips;
Den tillsatta koncentrationen kommer alltid att subtraheras från syra- eller baskoncentrationen;
Den tillsatta koncentrationen kommer alltid att läggas till saltkoncentrationen.

Exempel: Bestäm buffertlösningens pH efter tillsats av 0,01 mol NaOH med vetskap om att vi i 1,0 L av den beredda lösningen har 0,05 mol / L ättiksyra och 0,05 mol / L natriumacetat. Data: (pKa = 4,75, log 0,0666 = 0,1765)

Upplösning:

Uppgifter som tillhandahålls: