Roztwory buforowe

[jedrzejak]

1. Do \(\displaystyle{ 1dm^{3}}\) roztworu kwasu octowego dodano tyle stałego octanu sodu, że pH roztworu zwiększyło się o 2 jednostki. Oblicz masę dodanego octanu sodu. Zakładamy, że objętość nie uległa zmianie.
\(\displaystyle{ K_{CH _{3}COOH } = 1.78*10^{-5}}\)

2.Ile gramów węglanu sodowego należy dodać do\(\displaystyle{ 500 cm^{3}}\) 02 M roztworu wodorowęglanu sodowego aby otrzymać roztwór buforowy o pH=11.
\(\displaystyle{ K_{HCO _{3} ^{-} } = 3.98*10^{-11}}\)

[pesel]

Popracuj na latex-em bo temat wyląduje w koszu.

1.

Stężenia kwasu nie podali?

Stała dysocjacji amoniaku w tym zadaniu?

2.

\(\displaystyle{ n_{NaHCO_{3}}=C_{NaHCO_{3}} \cdot V_{NaHCO_{3}}}\)

\(\displaystyle{ HCO_{3}^{-} \iff H^{+}+CO_{3}^{2-}}\)

\(\displaystyle{ K_{HCO_{3}^{-}}=[H^{+}] \frac{[CO_{3}^{2-}]}{[HCO_{3}^{-}]}=[H^{+}] \frac{n_{Na_{2}CO_{3}}}{n_{NaHCO_{3}}} =10^{-pH} \cdot \frac{m_{Na_{2}CO_{3}}}{n_{NaHCO_{3}} \cdot M_{Na_{2}CO_{3}}}}\)

Wyznaczamy z tego równania \(\displaystyle{ m_{Na_{2}CO_{3}}}\).

[jedrzejak]

Dzięki za drugie, w pierwszym właśnie nic więcej nie było podane. Ma wyjść 10,81g. A stała powinna być kwasu, mieli błąd w druku, a ja bezmyślnie przepisałem. W każdym razie wyjdzie na to samo chyba, bo akurat mają tą samą wartość.

[pesel]

Stężenie jonów wodorowych w buforze rośnie liniowo ze stężeniem kwasu, natomiast stężenie jonów wodorowych w r-rze słabego kwasu rośnie z pierwiastkiem kwadratowym stężenia kwasu.

Sprawdźmy czy faktycznie taki sam dodatek octanu sodowego zmieni pH o tyle samo jednostek jeżeli dodamy go do kwasu stężonego i rozcieńczonego.

1.

Zakładam, że:

\(\displaystyle{ C_{CH_{3}COOH}=C_{HA}=10 \ mol/dm^{3}}\)

\(\displaystyle{ n_{CH_{3}COONa}=n_{B}=2 \ mol}\)

Obliczam pH kwasu:

\(\displaystyle{ [H^{+}]= \sqrt{K_{HA} \cdot C_{HA}}=\sqrt{1.78 \cdot 10^{-5} \cdot 10}=1.33 \cdot 10^{-2} \to pH=1.875}\)

Obliczam pH buforu:

\(\displaystyle{ [H^{+}]=K_{KA} \frac{C_{HA}}{C_{B}}= K_{KA} \frac{n_{HA}}{n_{B}}=1.78 \cdot 10^{-5} \frac{10}{2}= 8.9 \cdot 10^{-5} \to pH=4.051}\)

\(\displaystyle{ \Delta pH=4.051-1.875=2.176}\)

2.

Zakładam, że:

\(\displaystyle{ C_{CH_{3}COOH}=C_{HA}=0.1 \ mol/dm^{3}}\)

\(\displaystyle{ n_{CH_{3}COONa}=n_{B}=2 \ mol}\)

Obliczam pH kwasu:

\(\displaystyle{ [H^{+}]= \sqrt{K_{HA} \cdot C_{HA}}=\sqrt{1.78 \cdot 10^{-5} \cdot 0.1}=1.33 \cdot 10^{-3} \to pH=2.875}\)

Obliczam pH buforu:

\(\displaystyle{ [H^{+}]=K_{KA} \frac{C_{HA}}{C_{B}}= K_{KA} \frac{n_{HA}}{n_{B}}=1.78 \cdot 10^{-5} \frac{0.1}{2}= 8.9 \cdot 10^{-7} \to pH=6.051}\)

\(\displaystyle{ \Delta pH=6.051-2.875=4.176}\)

Czyli w tym wypadku trzeba by dodać mniej octanu sodu aby pH zwiększyło się o tyle samo co poprzednio.

\(\displaystyle{ -----------------}\)

Przyrównajmy wzór dla kwasu i dla buforu.

\(\displaystyle{ \frac{[H^{+}]_{kwas}}{[H^{+}]_{bufor}} = \frac{ \sqrt{K_{HA} \cdot C_{HA}}}{K_{KA} \frac{C_{HA}}{C_{B}}}= \frac{C_{B}}{ \sqrt{K_{HA} \cdot C_{HA}}}}\)

Widać, że stosunek stężeń jonów wodorowych (kwas/bufor) zależy także od stężenia kwasu.
Toteż moim zdaniem bez podania stężenia kwasu nie da się tego zadania rozwiązać.

[jedrzejak]

Może faktycznie się nie da. Mam te zadania w skanach z jakiejś starej książki i widzę, że zdarza się tam sporo błędów ale dzięki za pomoc.