Tartalom
A pH és a pKa fontos megoldási paraméterek a kémia sok területén, ideértve a sav-bázis egyensúlyokat is magában foglaló számításokat. A pH az oldat „hidrogénion-koncentrációja” 10-es bázisához viszonyítva a negatív logaritmus szerint definiált savasság univerzális mértéke: pH = -log. A zárójelben a koncentrációt, a "+" jel pedig a hidrogénion töltését jelöli. pKa a gyenge sav „disszociációs állandója” 10 bázishoz viszonyított negatív logaritmusa. Például egy gyenge sav „HA” disszociációját a következőképpen írják: Ka = /, ahol A- a sav „konjugált bázisa”. Ezért pKa = -log Ka. Minden gyenge savnak egyedi pKa-értéke van. A Henderson-Hasselbalch egyenlet segítségével kiszámolhatjuk egy pufferoldat pH-ját, amely gyenge sav és konjugált bázis oldata, ha a sav pKa értéke ismert. Ezt az egyenletet kifejezzük: pH = pKa + log (/).
Tegyük fel, hogy van egy puffer oldata, amelyet úgy készítettünk, hogy 25,0 ml 0,1 M nátrium-hidroxid (NaOH) oldatot adtunk hozzá 75,0 ml 0,1 M ecetsav (CH3COOH) oldatához, ahol az „M” jelentése moláris koncentráció. Vegye figyelembe, hogy az ecetsav reagál a NaOH-val, és így konjugált bázist képez, CH3C00H-, az alábbiak szerint: CH3COOH + NaOH = CH3C00- + Na + H20. A pH kiszámításához ki kell számítani a sav és a konjugált bázis mennyiségét a pufferoldatban a reakció után.
Számítsuk ki a pufferoldatban a bázis és sav kezdeti mólait. Például mól NaOH = 25,0 ml x 0,1 mól / liter x 1 liter / 1000 ml = 0,0025 mól; mól CH3COOH = 75,0 ml x 0,10 mól / liter x 1 liter / 1000 ml = 0,0075 mól.
Vegye figyelembe, hogy az oldatok keverésekor a CH3COOH elfogyasztja a NaOH-val társított OH- (hidroxil) -ionokat, tehát 0,0050 mól CH3COOH (sav), 0,0025 mól CH3COO- (bázis) és 0 mól OH- .
Cserélje ki a sav pKa-ját (ecetsav esetén 4,74) és a sav- és báziskoncentrációkat a Henderson-Hasselbalch egyenletre a pufferoldat pH-jának kiszámításához. Például, pH = 4,74 + log (0,0025 / 0,005) = 4,74 + log 0,5 = 4,44.