pH w roztworze buforowym

[saturas]

Robię gdzieś błąd i nie wiem gdzie w takim zadaniu

Wyprowadź wzór na obliczanie stężenia jonów wodorowych w roztworze buforowym amonowym. Oblicz jak zmieni się \(\displaystyle{ pH}\) po dodaniu \(\displaystyle{ 0,001\ mola\ NaOH\ do\ 1dm^3}\)
a)czystej wody
b)buforu amonowego powstałego przez zmieszanie \(\displaystyle{ 500cm^3\ 0,02M\ NH_3 \cdot H_2O}\) oraz \(\displaystyle{ 500cm^3\ 0,02M\ NH_4NO_3.\ K_{NH_3 \cdot H_2O}=1,8 \cdot 10^{-5}}\)

Piszę z telefonu i bardzo czasochłonne jest używanie Latexa Może ktoś pomóc?

[pesel]

Robię gdzieś błąd i nie wiem gdzie w takim zadaniu

Pokaż swoje rozwiązanie to znajdę błąd.

[saturas]

Zachodzą 2 procesy: hydroliza amoniaku i dysocjacja soli:

\(\displaystyle{ NH_3+H_2O \Leftrightarrow NH_4^++OH^-}\)

\(\displaystyle{ NH_4NO_3 \Rightarrow NH_4^++NO_3^-}\)

\(\displaystyle{ K_b= \frac{[NH_4^+][OH^-]}{[NH_3]}}\)

\(\displaystyle{ [NH_4^+] \approx C_{soli}}\)

\(\displaystyle{ [NH_3] \approx C_{NH_3}}\)

\(\displaystyle{ K_b= \frac{C_{NH_4NO_3}[OH^-]}{C_{NH_3}}}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}}\)

\(\displaystyle{ pOH=-log[\frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}]}\)

\(\displaystyle{ pH=14-(-log[\frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}])}\)

\(\displaystyle{ [H^+]=10^{14-(-log[\frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}])}}\)


a)\(\displaystyle{ NaOH \Rightarrow Na^++OH^-}\)

\(\displaystyle{ C_{NaOH}=0,001 \cdot 1=0,001M}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]=C_{NaOH}=0,001M=10^{-3}M}\)

\(\displaystyle{ pOH=3}\)

\(\displaystyle{ pH=11}\)

\(\displaystyle{ 11-7=4}\), czyli \(\displaystyle{ pH}\) zmieni się o 4 w czystej wodzie


b)\(\displaystyle{ n_{amoniaku}=0,5 \cdot 0,02=0,01\ mola=n_{soli}}\)

Stężenia po zmieszniu:

\(\displaystyle{ C_{NH_3_(aq)}= \frac{0,01}{1} =0,01M=C_{soli}}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]=K_b}\)

\(\displaystyle{ pOH=4,75}\)

\(\displaystyle{ pH=9,25}\)


po dodaniu \(\displaystyle{ NaOH}\):

\(\displaystyle{ NH_4^++OH^- \Leftrightarrow NH_3+H_2O}\)

\(\displaystyle{ C_{soli}=0,02-0,001=0,019}\)

\(\displaystyle{ C_{NH_3}=0,02+0,001=0,021}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{1,8 \cdot 10^{-5} \cdot 0,021}{0,019}=}\)

\(\displaystyle{ pOH=4,71}\)

\(\displaystyle{ pH=9,29}\)

\(\displaystyle{ 9,29-9,25=0,04}\),\(\displaystyle{ pH}\) zmieniło się o 0,04

[pesel]

Zachodzą 2 procesy: hydroliza amoniaku i dysocjacja soli:

Amoniak nie ulega hydrolizie.

\(\displaystyle{ pH=14-(-log[\frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}])}\)

\(\displaystyle{ [H^+]=10^{14-(-log[\frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}])}}\)

Nie jestem fanatykiem takich wzorów ale te dwa minusy zamieniłbym na plusa, a poza tym skoro:

\(\displaystyle{ [H^{+}]=10^{-pH}}\)

To w drugim tego minusa zabrakło.

\(\displaystyle{ C_{soli}=0,02-0,001=0,019}\)

\(\displaystyle{ C_{NH_3}=0,02+0,001=0,021}\)

Tu policzyłeś zmianę liczby moli, nie stężeń.

Ale ponieważ:

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{K_b \cdot C_{NH_3}}{C_{NH_4NO_3}}=\frac{K_b \cdot n_{NH_3}}{n_{NH_4NO_3}}}\)

To uszło Ci to bezkarnie.

NO i takie drobne uwagi co do zaokrągleń:

\(\displaystyle{ [OH^-]=K_b}\)

\(\displaystyle{ pOH=4,75}\)

\(\displaystyle{ pOH-\log 1.8 \cdot 10^{-5}=4.7447 \approx 4.74}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{1,8 \cdot 10^{-5} \cdot 0,021}{0,019}}\)

\(\displaystyle{ pOH=4,71}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{1,8 \cdot 10^{-5} \cdot 0,021}{0,019}=4.701}\)

\(\displaystyle{ pOH \approx 4,70}\)

[saturas]

Dlaczego amoniak nie ulega hydrolizie? Chodzi o to, że pod wpływem dysocjacji soli hydroliza ta jest cofana?

[pesel]

Dlaczego amoniak nie ulega hydrolizie? Chodzi o to, że pod wpływem dysocjacji soli hydroliza ta jest cofana?

NIe, po prostu amoniak nigdy nie ulega hydrolizie. Hydrolizują sole, a tak dokładnie to niektóre jony powstające w wyniku ich dysocjacji. Toteż hydrolizie ulega jon amonowy, a nie amoniak.

Wróćmy jeszcze na chwilkę do tego fragmentu:

b)\(\displaystyle{ n_{amoniaku}=0,5 \cdot 0,02=0,01\ mola=n_{soli}}\)

Stężenia po zmieszniu:

\(\displaystyle{ C_{NH_3_(aq)}= \frac{0,01}{1} =0,01M=C_{soli}}\)

....

....

\(\displaystyle{ C_{soli}=0,02-0,001=0,019}\)

\(\displaystyle{ C_{NH_3}=0,02+0,001=0,021}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{1,8 \cdot 10^{-5} \cdot 0,021}{0,019}=}\)

\(\displaystyle{ pOH=4,71}\)

\(\displaystyle{ pH=9,29}\)

\(\displaystyle{ 9,29-9,25=0,04}\),\(\displaystyle{ pH}\) zmieniło się o 0,04

\(\displaystyle{ C_{soli}=0,01-0,001=0,009}\)

\(\displaystyle{ C_{NH_3}=0,01+0,001=0,011}\)

\(\displaystyle{ [OH^-]= \frac{1,8 \cdot 10^{-5} \cdot 0,011}{0,009}}\)