완충용액 내 pH 변화 계산

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Calculating pH Changes in a Buffer Solution

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02:45 min

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September 24, 2020

버퍼는 완충 용량까지 강한 산 또는 염기를 첨가한 후 용액의 pH의 급격한 낙하 또는 증가를 방지할 수 있습니다. 그러나, 이러한 강한 산 또는 염기의 첨가는 용액의 약간의 pH 변화를 초래한다. 작은 pH 변화는 완충 성분, 즉 약한 산 및 그 컨쥬게이트 염기 또는 그 반대의 의 농도의 결과로 발생하는 변화를 결정함으로써 계산될 수 있다. 이러한 stoichiometric 계산을 사용하여 얻은 농도는 헨더슨-하셀발트 방정식 또는 ICE 테이블을 사용하여 솔루션의 최종 pH를 결정하는 데 사용할 수 있습니다.

예를 들어, 완충된 용액에는 포믹산과 나트륨 포메이트의 0.65 몰이 들어 있습니다. 약산과 그 공수기의 농도가 동일하기 때문에, 용액의 pH는 이 경우 3.74인 약한 산의 pK와 동일하다. 0.05 mol HNO_3가 이 용액에 첨가되면, 포믹산 및 나트륨 포메이트의 농도의 결과변화는 아래 표에 나와 있는 바와 같이 stoichiometric 계산에 의해 결정될 수 있다.

	H⁺(아크)	HCOO^–(아크)	HCOOH(아크)
추가 하기 전 (M)	~0.00 몰	0.65 몰	0.65 몰
추가(M)	0.050 몰	–	–
추가 후(M)	~0.00 몰	0.60 몰	0.70 몰

용액의 최종 pH는 포믹산과 나트륨 포메이트의 변화된 농도를 헨더슨-하셀발트 방정식에 연결하여 결정될 수 있다.

따라서, HNO_3의0.05 몰을 첨가하면 용액의 pH를 3.74에서 3.67로 감소시킨다.

마찬가지로, 0.10 mol NaOH가 동일한 용액에 첨가되면, 포믹산 및 나트륨 포메이트의 농도의 결과변화는 아래 표에 나와 있는 바와 같이 금식측정 계산에 의해 결정될 수 있다.

	OH^– (아크)	HCOOH(아크)	HCOO^– (아크)	H₂O(l)
추가 하기 전 (M)	~0.00 몰	0.65 몰	0.65 몰	-
추가(M)	0.10 몰	–	–	-
추가 후(M)	~0.00 몰	0.55 몰	0.75 몰	-