Буферные растворы. Часто для успешного проведения реакции необходимо не только создать нужное значение рН реакционной среды

Часто для успешного проведения реакции необходимо не только создать нужное значение рН реакционной среды, но и поддерживать его постоянным в течение реакции. Для этого применяют так называемые буферные растворы, представляющие собой смеси слабой кислоты или её соли, слабого основания и его соли, либо смесями солей многоосновных кислот разной степени замещения, т.е. смеси компонентов протолитической пары слабых протолитов. Наиболее часто используется в анализе ацетатный буфер (водный раствор уксусной кислоты СН₃СООН и ацетата натрия СН₃СООNa, т.е.пара СН₃СООН и СН₃СОО^-) и аммиачный буфер (водный раствор аммиака и хлорида аммония, т.е.пара NH₃ и NH₃⁺). Можно привести ещё несколько примеров буферных растворов: NaHCO₃ + Na₂CO₃ (карбонатный), KH₂PO₄ + K₂HPO₄ (фосфатный); в этих случаях роль слабых кислот выполняют ионы НСО и Н₂РО , а сопряжённых оснований– соответственно СО и НРО - ионы.

При добавлении небольших количеств мильной кислоты (основания) или при разбавлении (в несколько раз) рН таких растворов практически не меняется. Буферной емкостью называется количество молей сильной кислоты или основания, изменяющего рН буферного раствора на единицу.

В смеси слабой кислоты НА и сопряжённого основания А^- устанавливаются равновесия:

НА↔ Н⁺ + А^-; А^- + Н⁺ ↔ НА.

Для кислоты можно записать:

К_НА= ,

откуда

.

Поскольку [HA]=C_HA и [A ]= C_A, то

[H⁺]=K_HA·

и расчёт рН выполняется по формуле:

рН= рК_НА + lg (28),

где рК_НА= - lgК_НА.

Для смеси слабого основания и сопряжённой кислоты аналогично вычисляют рОН, а затем рН буферного раствора. В математическом виде их выражают формулы:

рОН= рК_МОН - lg (29)

pH = 14-pKMOH + lg (30),

где рК_МОН= - lgК_МОН.

Пример 4. Вычислить рН смеси уксусной кислоты и ацетата натрия, содержащей указанные компоненты в соотношении 1: 1,6.

Решение. рН ацетатной буферной смеси вычисляем, пользуясь уравнением (28):

рН=рК_{СН3СООН} + lg ;

рН= 4,8 + lg1,6 = 5

Вариант 1.

4. Вычислить рН буферной смеси, приготовленной сливанием равных объёмов растворов 0,1М СН₃СООН и 0,1М NaCH₃COO.

Вариант 2.

4. Вычислить рН буферной смеси, приготовленной сливанием равных объёмов растворов 0,1М СН₃СООН и 0,01М NaCH₃COO.

Вариант 3.

4. Вычислить рН буферной смеси, приготовленной сливанием равных объёмов растворов 0,001М СН₃СООН и 0,1М NaCH₃COO.

Вариант 4.

4. Вычислить рН буферной смеси, приготовленной сливанием равных объёмов растворов 0,1М NH₃∙H₂O и 0,1M NH₄Cl,

Вариант 5.

4. Вычислить рН буферной смеси, приготовленной сливанием равных объёмов растворов 0,2М NH₃∙H₂O и 0,02M NH₄Cl.

Вариант 6.

4. Вычислить рН буферной смеси, приготовленной сливанием равных объёмов растворов 0,2М NH₃∙H₂O и 0,2M NH₄Cl.

Вариант 7.

4. На сколько единиц увеличится или уменьшится рН формиатной буферной смеси (НСООН + НСООNa) при увеличении концентрации соли в 100 раз?

Вариант 8.

4. На сколько единиц увеличится или уменьшится рН формиатной буферной смеси (НСООН + НСООNa) при уменьшении концентрации соли в 10 раз?

Вариант 9.

4. На сколько единиц увеличится или уменьшится рН аммонийной буферной смеси (NH₃∙H₂O + NH₄Cl) при увеличении концентрации соли NH₄Cl в 10 раз?

Вариант 10.

4. На сколько единиц увеличится или уменьшится рН аммонийной буферной смеси (NH₃∙H₂O + NH₄Cl) при уменьшении концентрации NH₃∙H₂O в 10 раз?

Поиск по сайту: