Πώς αποθηκεύετε μια λύση που έχει το pH των 12;
Κατανόηση του pH και των buffer
* pH 12: Ένα ρΗ 12 υποδεικνύει ένα εξαιρετικά αλκαλικό (βασικό) διάλυμα.
* buffer: Τα ρυθμιστικά διαλύματα είναι διαλύματα που αντιστέκονται στις μεταβολές στο ρΗ όταν προστίθενται μικρές ποσότητες οξέος ή βάσης. Συνήθως αποτελούνται από ένα αδύναμο οξύ και τη συζευγμένη βάση του, ή μια αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ του.
Επιλογή του σωστού συστήματος buffer
Δεδομένου ότι θέλετε ένα pH των 12, χρειάζεστε ένα σύστημα buffer που θα λειτουργήσει αποτελεσματικά σε αυτό το εξαιρετικά αλκαλικό εύρος. Εδώ είναι μια κοινή προσέγγιση:
1. Επιλέξτε μια αδύναμη βάση και το συζευγμένο οξύ του: Μια καλή επιλογή είναι μια αδύναμη βάση που έχει PKA κοντά στο επιθυμητό pH (12). Ακολουθούν ορισμένες δυνατότητες:
* αμμωνία (NH₃) και ιόν αμμωνίου (NH₄⁺): Η αμμωνία έχει PKA 9,25. Αυτό μπορεί να μην είναι ιδανικό επειδή απέχει πολύ από το pH -στόχο, αλλά θα μπορούσε να λειτουργήσει εάν χρησιμοποιείτε υψηλή συγκέντρωση αμμωνίας και χαμηλότερη συγκέντρωση ιόντων αμμωνίου.
* ανθρακικό νάτριο (Na₂co₃) και διττανθρακικό νάτριο (Nahco₃): Το ανθρακικό άλας έχει PKA2 10,33, το οποίο είναι πιο κοντά στο ρΗ στόχο. Αυτό το σύστημα θα ήταν πιο αποτελεσματικό.
2. Υπολογίστε την αναλογία βάσης προς οξύ: Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch βοηθά στον προσδιορισμό της αναλογίας της βάσης προς το οξύ που απαιτείται:
ph =pka + log ([base] / [acid])
* Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το ανθρακικό σύστημα:
* Εάν θέλετε ένα pH 12, θα έχετε:12 =10.33 + log ([co₃2⁻] / [hco₃⁻])
* Επίλυση για την αναλογία:log ([co₃2⁻] / [hco₃⁻]) =1.67
* Υπολογίστε την αναλογία:[co₃2⁻] / [hco₃⁻] =10¹ · ⁶⁷ ≈ 47
Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαστείτε περίπου 47 φορές περισσότερο ανθρακικό (co₃2⁻) από το δισανθρακικό (HCO₃⁻) για να επιτύχετε ένα pH 12.
Προετοιμασία του buffer:
1. Επιλέξτε τη βάση σας και το οξύ: Επιλέξτε το σύστημα που έχετε προσδιορίσει είναι κατάλληλο (όπως το ανθρακικό νάτριο και το διττανθρακικό νάτριο).
2. Υπολογίστε τις συγκεντρώσεις: Προσδιορίστε τη συνολική συγκέντρωση του ρυθμιστικού διαλύματος που θέλετε (π.χ., 0,1 m). Χρησιμοποιήστε την αναλογία που υπολογίσατε (π.χ., 47:1 για ανθρακικό) για να υπολογίσετε τις μεμονωμένες συγκεντρώσεις κάθε συστατικού.
3. Διαλύστε το νερό: Ζυγίστε τις απαιτούμενες ποσότητες της βάσης και του οξέος σας, διαλύστε τις ξεχωριστά σε κάποιο νερό και στη συνέχεια συνδυάστε προσεκτικά τις λύσεις. Μπορεί να χρειαστεί να ρυθμίσετε το pH ελαφρώς με ισχυρή βάση (όπως NaOH) ή οξύ (όπως HCl) για να ρυθμίσετε το ρΗ έως το 12.
4. Ελέγξτε το ph: Χρησιμοποιήστε έναν μετρητή pH ή έναν δείκτη για να επιβεβαιώσετε ότι η λύση ρυθμιστικού σας έχει φτάσει στο επιθυμητό pH των 12.
Σημαντικές εκτιμήσεις
* Ακρίβεια: Αυτή είναι μια απλοποιημένη εξήγηση. Μπορεί να χρειαστεί να προσαρμόσετε τους υπολογισμούς σας με βάση τις συγκεκριμένες χημικές ουσίες και τα ιοντικά τους πλεονεκτήματα.
* σταθερότητα: Η αποτελεσματικότητα του buffer θα εξαρτηθεί από τη συγκέντρωση των συστατικών buffer και το pH του διαλύματος που προσθέτετε το buffer.
* Ασφάλεια: Όταν εργάζεστε με αλκαλικές λύσεις, φορούν πάντα τα κατάλληλα εργαλεία ασφαλείας, χειρίζεστε τις λύσεις προσεκτικά και εργάζεστε σε μια καλά αεριζόμενη περιοχή.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν θέλετε περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με οποιοδήποτε συγκεκριμένο σύστημα buffer ή να έχετε ερωτήσεις σχετικά με τους υπολογισμούς!
