|
 |
|
Dobra večer, može li pomoć oko ovog zadatka: Koliko iznosi ph karbonatnog pufera u kojemu koncentracija khco3 iznosi 0.6 M, a koncentracija h2co3 jednaka je 0.03 M? Izračunajte kapacitet pufera ukoliko je ph puferske smjese nakon dodatka 0.004 mol HCl u 100 ml pufera jednaka 7.4. Pri 25 stupnjeva konstanta ionizacije karbonatne kiseline iznosi 4.3 puta 10 na -7. Hvala unaprijed!
|
|
Ime i prezime:
Vid Parisic
vidparisic34@gmail.com
|
 |
 |
Prvi dio zadatka može se riješiti rutinski. U Henderson-Hasselbalchovu jednadžbu treba ubaciti zadane koncentracije i vrijednost konstante disocijacije:
pH = pKa1(H2CO3) + log c(KHCO3)/c(H2CO3)
Meni ispada da pH iznosi 7,67, a za sve skupa vrijedi opaska da smo svjesni da u otopini zapravo uglavnom imamo ugljikov dioksid i hidrogenkarbonatni anion, a ne ugljičnu kiselinu.
Drugi dio zadatka možda neću riješiti kako to očekuje autor zadatka. Naime, kapacitet pufera definiran je kao koncentracija dodane kiseline ili baze koja će promijeniti pH za jednu jedinicu. Nekad to bude sročeno kao množina kiseline ili baze koja će jednoj litri pufera promijeniti pH za jednu jedinicu, nekad kao omjer promjene koncentracije i promjene pH, ali u principu dođe na isto. Ono što ne dođe na isto je to hoćemo li dodati kiselinu i bazu puferu čiji pH nije jednak pKa kiseline u njemu. Zbog toga nisam siguran da je kapacitet pufera jedna jedina brojka. No, kako se nisam puno bavio teorijom puferâ, ne mogu napamet reći kakve su točno konvencije u tom polju.
Ako se držimo pojednostavljenog tumačenja kapaciteta pufera, možemo opis prevesti u formulu za omjer (ima je i npr. ovdje):
Cpufer = − n(HCl)/(V(pufer)·Δ(pH))
To nam daje kapacitet od 0,15 mol
Međutim, kako je kapacitet pufera nešto što proizlazi iz sastava pufera te konstante kiselosti kiseline u njemu, on bi se morao moći izračunati i direktno iz tih podataka, dakle bez nekih drugih brojki. Za to možemo opet krenuti od Henderson-Hasselbalchove jednadžbe, ali ovaj put obrnuto. Ako znamo pH pufera te da nam kapacitet određuje promjena od jedne jedinice pH, možemo izračunati kakav bi bio sastav pufera tj. kakav bi bio odnos koncentracija protonirane i deprotonirane forme kiseline za jednu jedinicu pH gore ili dolje. Drugim riječima, treba nam sastav otopine za pH od 6,67 i 8,67. Jednadžbu ćemo sad preurediti u:
pH − pKa1(H2CO3) = log c(KHCO3)/c(H2CO3)
c(KHCO3)/c(H2CO3) = 10pH − pKa1(H2CO3)
Kako je ukupna koncentracija dviju dominantnih formi ugljične kiseline 0,03 M + 0,60 M = 0,63 M, iz dobivenih omjera i ukupne koncentracije možemo naći sastav otopine pri višem i nižem pH. Usporedbom sastava prije i poslije dodatka možemo izračunati koliko je kiseline ili baze dodano. Za dodatak kiseline dobivamo da koncentracija dodane kiseline iznosi 0,18 M, što ugrubo odgovara prije izračunatom kapacitetu. Za dodatak lužine dobivamo kapacitet od svega 0,027 mol, što je dosta manje.
Još direktniji račun kapaciteta pufera može se naći ovdje, gdje se iz iste temeljne definicije izvodi (pojednostavljena) formula:
β = 2,303 · c(H2CO3)·Ka1(H2CO3)·[H+]/(Ka1(H2CO3) + [H+])2
Primjenom te formule dobivamo da kapacitet iznosi 0,065 mol.
Što od toga primijeniti, nisam siguran. Rekao bih da izbor ovisi o kontekstu. Zadatak djeluje kao da se očekuje računanje jednostavnog omjera i to ugrubo odgovara onomu što se dobije "ozbiljnijim" računom, a nešto manje "službenoj" formuli.
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
icvrtila@chem.pmf.hr
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
