Πώς υπολογίζετε τις συγκεντρώσεις τόσο του οξέος όσο και της βάσης σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα όταν δίνεται μόνο η τιμή του pH Παράδειγμα 7.5;
Η σημασία της εξίσωσης Henderson-Hasselbalch
Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch είναι το κλειδί για την κατανόηση των λύσεων buffer:
ph =pka + log ([base]/[acid])
* ph: Το συνολικό ρΗ του διαλύματος ρυθμιστικού διαλύματος.
* pka: Ο αρνητικός λογάριθμος της σταθεράς διάστασης οξέος (ΚΑ) του ασθενούς οξέος στο ρυθμιστικό διάλυμα. Αυτή η τιμή είναι ειδική για το συγκεκριμένο ζεύγος οξέος-βάσης που χρησιμοποιείται.
* [Βάση]: Η συγκέντρωση της βάσης συζευγμένων.
* [οξύ]: Η συγκέντρωση του ασθενούς οξέος.
Το πρόβλημα με μόνο ph
Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch έχει δύο άγνωστα ([βάση] και [οξύ]) εάν γνωρίζετε μόνο το pH. Χρειάζεστε πρόσθετες πληροφορίες για την επίλυση και των δύο συγκεντρώσεων.
Τι πρέπει να γνωρίζετε
1. Το pKa του οξέος: Πρέπει να γνωρίζετε το PKA του ασθενούς οξέος που χρησιμοποιείται στο ρυθμιστικό διάλυμα. Αυτή είναι μια σταθερή τιμή για ένα συγκεκριμένο ζεύγος οξέος βάσης.
2. Η αναλογία βάσης προς οξύ: Η εξίσωση μας λέει ότι το ρΗ καθορίζεται από την αναλογία της βάσης προς τις συγκεντρώσεις οξέος. Θα μπορούσατε να γνωρίζετε άμεσα αυτή την αναλογία ή ίσως έχετε πληροφορίες που σας επιτρέπουν να τον υπολογίσετε (π.χ. την ικανότητα ρυθμιστικού διαλύματος ή τις αρχικές συγκεντρώσεις του οξέος και της βάσης).
Παράδειγμα:Συγκεντρώσεις υπολογισμού
Ας υποθέσουμε ότι έχετε ένα buffer με ρΗ 7,5 και γνωρίζετε ότι το ΡΚΑ του ασθενούς οξέος είναι 7,0.
1. Ρυθμίστε την εξίσωση:
7.5 =7.0 + log ([βάση]/[οξύ])
2. Επίλυση για την αναλογία:
0,5 =log ([βάση]/[οξύ])
10^0.5 =[βάση]/[οξύ]
3.16 ≈ [βάση]/[οξύ]
Αυτό σας λέει ότι η συγκέντρωση της βάσης είναι περίπου 3,16 φορές υψηλότερη από τη συγκέντρωση του οξέος.
Πρόσθετες πληροφορίες
Για να υπολογίσετε τις ακριβείς συγκεντρώσεις του οξέος και της βάσης, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τις πληροφορίες σχετικά με την αναλογία μαζί με τη συνολική ικανότητα ρυθμιστικού διαλύματος (πόσο οξύ ή βάση μπορεί να προστεθεί χωρίς να αλλάζει σημαντικά το pH).
Συνοπτικά
Δεν μπορείτε να υπολογίσετε τις ακριβείς συγκεντρώσεις οξέος και βάσης σε ένα ρυθμιστικό διάλυμα μόνο από το pH. Χρειάζεστε πρόσθετες πληροφορίες, ειδικά το PKA του ασθενούς οξέος και είτε την αναλογία βάσης προς οξύ είτε την ικανότητα ρυθμιστικού διαλύματος.
