16.4:

Obliczanie zmian pH w roztworze buforowym

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Calculating pH Changes in a Buffer Solution
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

50,767 Views

02:45 min
September 24, 2020

Bufor może zapobiec nagłemu spadkowi lub wzrostowi pH roztworu po dodaniu mocnego kwasu lub zasady do jego zdolności buforowej; jednakże takie dodanie mocnego kwasu lub zasady powoduje nieznaczną zmianę pH roztworu. Niewielką zmianę pH można obliczyć, określając wynikającą z tego zmianę stężenia składników buforowych, tj. słabego kwasu i jego sprzężonej zasady lub odwrotnie. Stężenia uzyskane za pomocą tych obliczeń stechiometrycznych można wykorzystać do określenia końcowego pH roztworu za pomocą równania Hendersona-Hasselbalcha lub tabeli ICE.

Na przykład roztwór buforowy zawiera 0,65 mola kwasu mrówkowego i mrówczanu sodu. Ponieważ stężenie słabego kwasu i jego sprzężonej zasady jest tutaj takie samo, pH roztworu jest równe pKa słabego kwasu, które w tym przypadku wynosi 3,74. Jeśli do tego roztworu doda się 0,05 mola HNO3, wynikowe zmiany stężenia kwasu mrówkowego i mrówczanu sodu można określić za pomocą obliczeń stechiometrycznych, jak pokazano w poniższej tabeli.

H+ (aq) HCOO(aq) HCOOH (aq)
Przed dodaniem (M) ~0,00 mol 0,65 mola 0,65 mola
Dodawanie (M) 0,050 mola
Po dodaniu (M) ~0,00 mol 0,60 mol 0,70 mola

Końcowe pH roztworu można następnie określić, wprowadzając zmienione stężenia kwasu mrówkowego i mrówczanu sodu do równania Hendersona-Hasselbalcha.

Eq1

Zatem dodanie 0,05 mola HNO3 obniża pH roztworu z 3,74 do 3,67.

Podobnie, jeśli 0,10 mola NaOH zostanie dodane do tego samego roztworu, wynikowe zmiany stężenia kwasu mrówkowego i mrówczanu sodu można określić za pomocą obliczeń stechiometrycznych, jak pokazano w poniższej tabeli.

OH (aq) HCOOH (aq) HCOO (aq) H2O (l)
Przed dodaniem (M) ~0,00 mol 0,65 mola 0,65 mola
Dodawanie (M) 0,10 mola
Po dodaniu (M) ~0,00 mol 0,55 mola 0,75 mola

Końcowe pH roztworu można następnie oznaczyć, wprowadzając zmienione stężenia kwasu mrówkowego i mrówczanu sodu do równania Hendersona-Hasselbalcha.

Eq2

Zatem dodanie 0,10 mola NaOH zwiększa pH roztworu z 3,74 do 3,87.