Вычисление рН буферных систем, образованных слабыми основаниями и их солями

Для примера возьмем аммиачную буферную систему, представляющую смесь растворов гидроксида аммония NH₄OH и хлорида аммония NН₄С1.

1. Запишем уравнение константы ионизации NH₄OH и найдем [OН^-]:

2. Отсюда находим:

Пример 5. Вычислить рН аммиачной буферной системы, содержащей по 0,5 М гидроксида аммония NH₄OH и хлорида аммония NH₄C1. Как изменится рН при добавлении, к 1 л этой смеси 0,1 М НС1 и при добавлении к 1 л этой смеси 0,1 М NaOH и при разбавле­нии раствора водой в 10 раз, если КNн₄он = 4,75?

Решение.

При добавлении к буферному раствору 0,1 М НС1 концентрация NH₄OH уменьшится на 0,1 м и станет равной 0,4 М, а концентрация NН₄Сl возрастет до 0,6 М. Следовательно,

При добавлении же 0,1 М NaOH к 1 л смеси концентрация NH₄OH увеличится до 0,6 М, а концентрация NH₄C1 уменьшится до 0,4 М, в результате этого получим:

При разбавлении буферного раствора водой в 10 раз будем иметь:

Пример 6. Вычислить рОН и рН раствора, содержащего в 1л 8,5 г аммиака NH₃ и 107 г хлорида аммония.

Решение.

1. Находим молярные концентрации аммиака и хлорида аммония:

2. Вычисляем величину рОН:

Буферная емкость

Способность буферных систем сохранять постоянство рН определяется его буферной емкостью. Она измеряется количеством грамм-эквивалентов сильной кислоты или сильного основания, которое необходимо добавить к 1 л буферной системы раствора, чтобы изме­нить его рН на единицу. Буферная емкость тем больше, чем выше концентрация компонентов буферной смеси. По мере добавления к буферному раствору кислоты или щелочи устойчивость раствора к изменению рН посте­пенно уменьшается вследствие уменьшения концентрации одного из компонентов. Чтобы действие буферной системы было достаточ­но эффективным, т. е. чтобы буферная емкость раствора изменялась не слишком сильно, концентрация одного компонента не должна пре­вышать концентрацию другого компонента больше чем в 10 раз.

Буферные системы широко и разносторонне используются в аналитической химии. Состав буферных систем довольно разнообра­зен, поэтому имеется широкий выбор их. Для создания и поддержания величины рН к исследуемому рас­твору добавляют ту или иную буферную смесь. Так, аммиачная бу­ферная система используется для осаждения гидроксида алюминия, который при применении чистого раствора аммиака частично раство­ряется в его избытке.

Ацетатный буферный раствор используется при осаждении ионов бария бихроматом калия в присутствии ионов стронция и кальция. Формиатный буферный раствор используется для осаждения ионов цинка сероводородом.

Многие аналитические реакции с органическими реактивами, характеризующиеся образованием окрашенных соединений, про­водятся при строго определенной величине рН. Например, при обна­ружении катиона Ni²⁺ диметилглиоксимом (реактив Чугаева) ис­пользуется ацетатная буферная система с рН = 5.

Дата добавления: 2015-06-30