Розрахунок рН буферного розчину

protection click fraud

Розрахунок рН є важливим ресурсом, який повинен мати студент для визначення характеру. кислий, основний або нейтральний з рішення. У цьому тексті ми запропонуємо поради щодо розрахунку рН буферного розчину простим способом.

Примітно, що a буферний розчин можуть утворюватися наступні суміші:

Суміш солі зі слабкою основою, яка повинна мати той самий катіон, що і сіль. Це основний буфер;
Змішування солі зі слабкою кислотою, яка повинна мати той самий аніон, що і сіль. Це кислий буфер.

Підемо до підказок ?!

Перша порада: Формули відповідно до типу буферного розчину

Якщо у вас є кислий буферний розчин, використовуйте:

pH = pKa + log [сіль]
[кислота]

Коли у вас є базовий буферний розчин, використовуйте:

pOH = pKb + журнал [сіль]
[база]

Якщо у вас є базовий буферний розчин та інший КВт (константа іонізації води), використовуйте:

pH = pKb - pKb - log [сіль]
[база]

2-а порада: Коли вправа забезпечує концентрацію учасників та константа іонізації...

У нас буде концентрація кислоти або основи, що утворюють розчин;

instagram story viewer

У нас буде концентрація солі, яка утворює розчин;
Ми матимемо константу іонізації (Ka або Kb) кислоти або основи, що утворюють розчин.

Приклад: (UNIFOR-CE-Adapted) Суміш молочної кислоти (CH₃CH (OH) COOH) і лактат натрію (CH₃CH (OH) COONa) у водному розчині працює як буферний розчин, тобто практично не змінює свій рН додаванням H⁺ або о^-. Розчин, що містить 0,12 моль / л молочної кислоти та 0,12 моль / л лактату натрію, має рН, яке можна обчислити за рівнянням:

pH = pKa + log [сіль]
[кислота]

Ка = 1,0х10^-4= константа іонізації кислоти. Нехтуючи кількістю кислоти, яка зазнає іонізації, визначають значення рН розчину.

Дозвіл:

У цьому прикладі ми маємо буферний розчин, що складається з солі та кислоти. Надані дані:

[сіль] = 0,12 моль / л
[кислота] = 0,12 моль / л
Ка = 1,10^-4

ПРИМІТКА: вправа дала Ka, але у формулі ми використовуємо pKa, що просто - logKa.

Оскільки це кислотний буфер, просто використовуйте вираз:

pH = pKa + log [сіль]
[кислота]

pH = - log 1.10^-4 + журнал 0,12
0,12

рН = - log10^-4 + журнал 0,12
0,12

pH = 4.log 10 + log 1

рН = 4,1 + 0

рН = 4

Третя порада: Коли вправа вимагає зміни рН буферного розчину, який отримав кількість сильної кислоти або основи ...

Вправа забезпечить концентрацію кислоти або основи, яка її утворює;
У нас буде концентрація солі, яка утворює розчин;
Ми матимемо константу іонізації (Ka або Kb) кислоти або основи, що утворюють розчин;
Вправа забезпечить значення рН буфера після додавання сильної кислоти або основи;
Необхідно знайти значення рН буфера перед додаванням кислоти або сильної основи;
Тоді ми повинні відняти рН після додавання від рН перед додаванням.

Приклад: (Unimontes-MG) Один літр буферного розчину містить 0,2 моль / л ацетату натрію та 0,2 моль / л оцтової кислоти. Додавши гідроксид натрію, рН розчину змінився до 4,94. Враховуючи, що рКа оцтової кислоти дорівнює 4,76 при 25 ° С, якою є зміна рН буферного розчину?

Дозвіл: У цьому прикладі ми маємо буферний розчин, утворений сіллю та кислотою. Надані дані:

рН після додавання сильної основи = 4,94
[сіль] = 0,2 моль / л
[кислота] = 0,2 моль / л
pKa = 4,76

Спочатку ми повинні розрахувати рН буфера, перш ніж додавати сильну основу. Для цього ми повинні використовувати вираз для кислотного буфера:

pH = pKa + log [сіль]
[кислота]

рН = 4,76 + log 0,2
0,2

рН = 4,76 + log 1

рН = 4,76 + 0

рН = 4,76

Нарешті, ми віднімаємо рН після додавання основи від рН перед додаванням:

ΔpH = після - до додавання основи

ΔpH = 4,94 - 4,76

ΔpH = 0,18

4-та порада: Обчислення рН буфера, коли вправа забезпечує масу одного з учасників

Вправа забезпечить концентрацію або кількість речовини кислоти, основи або солі, яка її утворює;
Коли вправа забезпечує кількість речовини (моль), вона також забезпечує об’єм, оскільки при розрахунку рН ми використовуємо концентрацію (ділення моль на об’єм);
Ми матимемо константу іонізації (Ka або Kb) кислоти або основи, що утворюють розчин;
Необхідно розрахувати молярну масу та кількість речовини учасника, якій була надана маса у вправі.

Приклад: (UFES - з адаптацією) Розчин готували, додаючи 0,30 моль оцтової кислоти та 24,6 г ацетату натрію в достатній кількості води, щоб завершити 1,0 літр розчину. Система СН₃COOH і CH₃COONa являє собою буферний розчин, в якому ця система знаходиться в рівновазі. Таким чином, визначають рН приготовленого розчину. (Дані: Ka = 1,8 × 10^-5, log 1,8 = 0,26)

Дозвіл:

Дані, надані вправою:

Ka = 1,8 × 10^-5
log 1,8 = 0,26
Об'єм = 1л
Кількість молей кислоти 0,30 моль
Оскільки об’єм становить 1 л, то [кислота] = 0,30 моль / л

Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Маса використаної солі = 24,6 г.

Спочатку: Ми повинні розрахувати молярна маса (М.₁) солі:

СН₃COONa

М₁ = 1.12 + 3.1+ 1.12 + 1.16 + 1.16 + 1.23

М₁ = 12 + 3 + 12 + 16 + 16 + 23

М₁ = 82 г / моль

Друге: Тепер визначимо кількість молей солі, поділивши масу, надану вправою, на молярна маса знайдено:

n = 24,6
82

n = 0,3 моль

Третє: Ми повинні розрахувати молярна концентрація солі шляхом ділення кількості родимок на обсяг, що подається:

М = немає
V

М = 0,3
1

М = 0,3 моль / л

Кімната: Ми повинні розрахувати рН, використовуючи вираз для кислого буферного розчину:

pH = pKa + log [сіль]
[кислота]

рН = -log 1.8.10^-5 + журнал 0,3
0,3

рН = 5 - log 1,8 + log 1

рН = 5 - 0,26 + 0

рН = 4,74

5-та порада: Розрахунок рН буферного розчину, приготованого змішуванням кислоти та основи

Ми матимемо молярну концентрацію та об’єм кислого розчину;
Ми матимемо молярну концентрацію та об’єм основного розчину;
Ми матимемо константу іонізації кислоти або основи;
Визначити кількість молей кислоти та основи, використаних у препараті (помноживши молярну концентрацію на об’єм);
Дотримуйтесь стехіометричного співвідношення, тобто для кожного Н + кислоти для нейтралізації використовується ОН- основи;
Оскільки кислота і основа нейтралізують і утворюють сіль, ми повинні знати, чи залишилася якась кислота (кислотний буфер) або основа (основний буфер);
Визначте молярну концентрацію залишків їжі та солі, поділивши їх моль-номери на об’єм (суму об’ємів, використаних у приготуванні).

Приклад: (UEL) Буферні розчини - це розчини, які протистоять зміні рН при додаванні кислот або основ або при розведенні. Ці розчини особливо важливі в біохімічних процесах, оскільки багато біологічних систем залежать від рН. Наприклад, згадується залежність рН від швидкості розщеплення амідного зв’язку амінокислоти трипсину ферментом. хімотрипсин, при якому зміна однієї одиниці рН 8 (оптимального рН) до 7 призводить до зниження дії на 50% ферментативні. Щоб буферний розчин мав значну буферну дію, він повинен мати порівнянні кількості кон’югованої кислоти та основи. У хімічній лабораторії буферний розчин готували шляхом змішування 0,50 л етанової кислоти (СН₃COOH) 0,20 моль L-1 з 0,50 л гідроксиду натрію (NaOH) 0,10 моль L-1. (Дано: pKa етанової кислоти = 4,75)

Дозвіл:

Дані, надані вправою:

[кислота] = 0,20 моль / л
Об’єм кислоти = 0,5 л
[основа] = 0,10 моль / л
Базовий об’єм = 0,5 л
pKa = 4,75

Спочатку: розрахунок кількості молей кислоти (na):

na = 0,20. 0,5

na = 0,1 моль

Друге: розрахунок кількості родимок основи:

nb = 0,10. 0,5

nb = 0,05 моль

Третє: Визначте, хто залишився у розчині:

Етанова кислота має лише один іонізуючий водень, а основа має гідроксильну групу, тому співвідношення між ними становить 1: 1. Отже, кількість молей обох повинно бути однаковим, але ми маємо більшу кількість (0,1 моль) кислоти, ніж кількість основи (0,05 моль), залишається 0,05 моль кислоти.

Кімната: Визначення кількості родимок солі

Оскільки кількість утвореної солі завжди пов’язане з компонентами меншої стехіометричної пропорції (балансування), у цьому прикладі кількість солі слід за коефіцієнтом 1, тобто її моль також становить 0,5 моль.

П'яте: Визначення молярної концентрації кислоти та солі

0,5 л кислоти змішували з 0,5 л основи, отримуючи об’єм 1 л. Таким чином, концентрація кислоти та солі дорівнює 0,05 моль / л.

Шосте: Визначення рН

Оскільки буфер є кислим, просто використовуйте значення в наступному виразі:

pH = pKa + log [сіль]
[кислота]

рН = 4,75 + log 0,05
0,05

рН = 4,75 + log 1

рН = 4,75 + 0

рН = 4,75

6-а порада: Коли вправа ставить під сумнів нове значення рН після додавання кількості сильної кислоти або основи ...

Ми отримаємо значення молярної концентрації кислоти або основи, яку додали в буфер;
Ми повинні мати молярну концентрацію солі, кислоти або основи, що утворюють буфер. Якщо у нас його немає, просто обчисліть, як видно з попередніх порад;
Додана концентрація завжди віднімається від концентрації кислоти або основи;
Додана концентрація завжди додаватиметься до концентрації солі.

Приклад: Визначте рН буферного розчину після додавання 0,01 моль NaOH, знаючи, що в 1,0 л приготованого розчину ми маємо 0,05 моль / л оцтової кислоти та 0,05 моль / л ацетату натрію. Дані: (pKa = 4,75, журнал 0,0666 = 0,1765)

Дозвіл:

Надані дані: