Приготовление буферных растворов

Буферные растворы широко и разносторонне используются в аналитической химии. Состав буферных растворов довольно разнообразен, можно приготовить буферный раствор с любым значением рН в интервале от 0 до 14.

Пользуясь уравнениями

или,

и справочными данными можно выбрать компоненты буферной смеси так, чтобы рН≈ рК_а или рН≈14- рК_b и меняя отношения концентраций компонентов, можно приготовить буферный раствор с заданным значением рН.

Пример 1. Приготовить 1 л буферного раствора с рН 4.

Решение:

Компонентами данного буферного раствора могут быть муравьиная кислота НСООН и её соль (сопряжённое основание) НСООNa, т.к. рК_а =3,75 (рК_а близко к заданному значению рН). Находим соотношение концентраций буферной смеси:

4= 3,75- lgX;

lgX=-0,25;

X = 0,56

где X это соотношение концентраций кислоты с _HA и соли с _A ^-. Зададим с _A^- = 0,2 М, тогда с _HA = 0,11 M. Для приготовления раствора HCOONa концентрации 0,2 М необходимо взять навеску

m=0,2 ∙68,0=13,6 г (M(HCOONa)=68г/моль), поместить её в мерную колбу вместимостью 1 литр и долить до метки раствором муравьиной кислоты (с _HA = 0,11 M). Готовый раствор тщательно перемешать.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дайте определение буферных растворов. Для чего используют буферные растворы?

2. Дайте определение буферных растворов с точки зрения протолитической теории.

3. Приведите примеры буферных растворов. Чем определяется буферное действие этих растворов?

4. Объясните механизм действия буферных смесей на примере аммиачного и карбонатного буферных растворов?

5. Что такое буферная емкость?

6. Какие факторы влияют на величину буферной емкости?

7. В каком интервале рН наблюдается действие буферного раствора?

8. Как изменяется рН буферного раствора при разбавлении?

9. При каком значении рН буферная емкость раствора максимальна?

10. Выведите формулы для расчета рН на примере аммиачного буферного раствора.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Вычислите рН буферного раствора, состоящего из 0,1 М ацетата натрия СН₃СООNa и 0,03М уксусной кислоты СН₃СООН.

Ответ: рН 5,3.

2. Вычислите рН буферного раствора, состоящего из 1 М ацетата калия СН₃СООК и 1М уксусной кислоты СН₃СООН. Как изменится рН раствора при добавлении к 1л буферного раствора:

а) 0,1 моль NaOH;

b) 0,1 моль НСl?

Ответ: рН 4,76; a) рH 4,85 b) рН 4,67.

3. Вычислите буферную емкость раствора, указанного в задаче 2.

Ответ:1,1 М.

4. Вычислите рН буферного раствора, состоящего из 0,1 М аммиака и 0,2 М хлорида аммония? Как изменится рН при добавлении к 1 литру раствора 0,01 моль НCl?

Ответ: рН 8,96;рН 8,87.

5. Рассчитайте соотношение молярных концентраций кислоты и сопряжённого основания в аммиачном буферном растворе с рН 9,00.

Ответ:0,58

6. Вычислите рН в растворе, содержащем равные количества гидро- и дигидрофосфата натрия.

Ответ: рН 7,21.

7. Вычислите рН буферного раствора, состоящего из 0,05М НСООН и 0,1М НСООNa. Как изменится рН буферного раствора, если этот раствор разбавить в 10 раз?

Ответ: рН 4,08.

8. Сколько граммов безводного ацетата натрия нужно прибавить к 100 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты, чтобы раствор имел рН 5?

Ответ:1,47.

9. Сколько молей НCl нужно прибавить к аммиачной буферной смеси, содержащей по 1 моль в литре СН₃СООNa и СН₃СООН, чтобы рН буферной смеси изменить на единицу?

Ответ:0,8 моль.

10. Сколько молей NaОН нужно прибавить к аммиачной буферной смеси, содержащей по 0,5 моль в литре NH₄OH и NH₄Cl, чтобы рН буферной смеси изменить на единицу? Ответ:0,4 моль.

11. Вычислить буферную емкость аммонийной буферной смеси, содержащей 0,5 М NH₄ОН и 0,5 М NH₄Cl.

Ответ:0,4 моль/л.

Дата добавления: 2014-11-16