Πώς να υπολογίσετε το PH των ρυθμιστικών διαλυμάτων
Ένα ρυθμιστικό διάλυμα είναι ένα υδατικό διάλυμα σχεδιασμένο να διατηρεί σταθερό pH, ακόμη και όταν εκτίθεται σε μικρές ποσότητες οξέων ή βάσεων. Είτε είναι όξινο (pH <7) είτε βασικό (pH> 7), ένα ρυθμιστικό διάλυμα αποτελείται από ένα ασθενές οξύ ή βάση αναμεμειγμένο με το άλας της συζυγούς βάσης ή του οξέος, αντίστοιχα. Για να υπολογίσετε το ειδικό pH ενός δεδομένου ρυθμιστικού διαλύματος, πρέπει να χρησιμοποιήσετε την εξίσωση Henderson-Hasselbalch για όξινα ρυθμιστικά διαλύματα:"pH =pKa + log10([A-]/[HA])," όπου Ka είναι η "σταθερά διάστασης" για το ασθενές οξύ, [A-] είναι η συγκέντρωση της συζυγούς βάσης και [HA] είναι η συγκέντρωση του ασθενούς οξέος.
Για βασικά (γνωστά και ως αλκαλικά) ρυθμιστικά διαλύματα, η εξίσωση Henderson-Hasselbach είναι "pH =14 - (pKb + log10([B+]/[BOH])" όπου Kb είναι η "σταθερά διάστασης" για την ασθενή βάση, [B+ ] είναι η συγκέντρωση του συζευγμένου οξέος και [BOH] είναι η συγκέντρωση της ασθενούς βάσης.
Υπολογισμός του pH για Acidic Buffer Solutions
Πολλαπλασιάστε τον όγκο (σε λίτρα) του ασθενούς οξέος με τη συγκέντρωσή του (σε moles/λίτρο). Αυτό σας δίνει τον συνολικό αριθμό μορίων οξέος που θα βρίσκονται στο τελικό ρυθμιστικό διάλυμα.
Χρησιμοποιήστε τη ζυγαριά για να ζυγίσετε το συζευγμένο αλάτι βάσης που θα χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε το ρυθμιστικό διάλυμα. Καταγράψτε τη μάζα σε γραμμάρια.
Διαιρέστε αυτή τη μάζα με το μοριακό βάρος (σε γραμμάρια ανά mole) του άλατος για να προσδιορίσετε τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων που περιέχει το δείγμα.
Αναζητήστε τη σταθερά διάστασης (Ka) για το ασθενές οξύ. Δείτε την ενότητα Πόροι παρακάτω για έναν σύνδεσμο προς μια εκτενή λίστα τιμών Ka.
Προσθέστε τον όγκο του ασθενούς οξέος (σε λίτρα) στον όγκο του νερού στο οποίο σκοπεύετε να διαλύσετε το συζευγμένο αλάτι βάσης (σε λίτρα). Αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει τον τελικό όγκο του ρυθμιστικού διαλύματος.
Διαιρέστε τον αριθμό των μορίων μορίου ασθενούς οξέος (από το Βήμα 1) με τον συνολικό όγκο του ρυθμιστικού διαλύματος (από το βήμα 5). Αυτό σας δίνει [HA], τη συγκέντρωση του ασθενούς οξέος στο ρυθμιστικό διάλυμα.
Διαιρέστε τον αριθμό των μορίων συζευγμένων μορίων άλατος βάσης (από το Βήμα 3) με τον συνολικό όγκο του ρυθμιστικού διαλύματος (από το βήμα 5). Αυτό σας δίνει [A-], τη συγκέντρωση της συζυγούς βάσης στο buffer.
Χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή σας για να προσδιορίσετε τον τυπικό λογάριθμο (δηλ. log 10) της σταθεράς διάστασης του ασθενούς οξέος (από το Βήμα 4). Πολλαπλασιάστε το αποτέλεσμα με -1 για να πάρετε την τιμή του "pKa."
Διαιρέστε την τιμή του [A-] (από το βήμα 7) με την τιμή του [HA] (από το βήμα 6).
Χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή σας για να προσδιορίσετε τον τυπικό λογάριθμο του αποτελέσματος από το Βήμα 9.
Προσθέστε μαζί τα αποτελέσματα από τα Βήματα 8 και 10 για να υπολογίσετε το pH του ρυθμιστικού διαλύματος.
Υπολογισμός του pH για βασικά (αλκαλικά) ρυθμιστικά διαλύματα
- Ψηφιακή κλίμακα
- Αριθμομηχανή γραφημάτων
Πολλαπλασιάστε τον όγκο (σε λίτρα) της ασθενούς βάσης με τη συγκέντρωσή της (σε moles/λίτρο). Αυτό σας δίνει τον συνολικό αριθμό των βασικών μορίων που θα βρίσκονται στο τελικό ρυθμιστικό διάλυμα.
Χρησιμοποιήστε τη ζυγαριά για να ζυγίσετε το συζευγμένο άλας οξέος που θα χρησιμοποιήσετε για να δημιουργήσετε το ρυθμιστικό διάλυμα. Καταγράψτε τη μάζα σε γραμμάρια.
Διαιρέστε αυτή τη μάζα με το μοριακό βάρος (σε γραμμάρια ανά mole) του άλατος για να προσδιορίσετε τον συνολικό αριθμό γραμμομορίων που περιέχει το δείγμα.
Αναζητήστε τη σταθερά διάστασης (Kb) για την ασθενή βάση. Δείτε την ενότητα Πόροι παρακάτω για έναν σύνδεσμο προς μια εκτενή λίστα τιμών Kb.
Προσθέστε τον όγκο της ασθενούς βάσης (σε λίτρα) στον όγκο του νερού στο οποίο σκοπεύετε να διαλύσετε το συζευγμένο άλας οξέος (σε λίτρα). Αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει τον τελικό όγκο του ρυθμιστικού διαλύματος.
Διαιρέστε τον αριθμό των μορίων ασθενούς μορίου βάσης (από την Ενότητα 2, Βήμα 1) με τον συνολικό όγκο του ρυθμιστικού διαλύματος (από την Ενότητα 2, Βήμα 5). Αυτό σας δίνει [BOH], τη συγκέντρωση της ασθενούς βάσης στο buffer.
Διαιρέστε τον αριθμό των μορίων συζευγμένων μορίων άλατος οξέος (από την Ενότητα 2, Βήμα 3) με τον συνολικό όγκο του ρυθμιστικού διαλύματος (από την Ενότητα 2, Βήμα 5). Αυτό σας δίνει [B+], τη συγκέντρωση του συζυγούς οξέος στο ρυθμιστικό διάλυμα.
Χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή σας για να προσδιορίσετε τον τυπικό λογάριθμο (δηλαδή log 10) της σταθεράς διάστασης της ασθενούς βάσης (από την Ενότητα 2, Βήμα 4). Πολλαπλασιάστε το αποτέλεσμα με -1 για να πάρετε την τιμή του "pKb."
Διαιρέστε την τιμή του [B+] (από την Ενότητα 2, Βήμα 7) με την τιμή του [BOH] (από την Ενότητα 2, Βήμα 6).
Χρησιμοποιήστε την αριθμομηχανή σας για να προσδιορίσετε τον τυπικό λογάριθμο του αποτελέσματος από την Ενότητα 2, Βήμα 9.
Προσθέστε μαζί τα αποτελέσματα από τα Βήματα 8 και 10 για να υπολογίσετε το pOH του ρυθμιστικού διαλύματος.
Αφαιρέστε το pOH από το 14 για να προσδιορίσετε το pH του ρυθμιστικού διαλύματος.
