ponieważ większość nowych jonów wodorotlenowych jest usuwana, pH nie zwiększa się zbytnio.

usuwanie jonów wodorotlenowych poprzez reakcję z jonami wodorowymi

pamiętaj, że z jonizacji kwasu etanowego występują pewne jony wodorowe.

jony Wodorotlenkowe mogą łączyć się z nimi, tworząc wodę. Jak tylko to się stanie, wskazówki równowagi, aby je zastąpić. Dzieje się tak, dopóki większość jonów wodorotlenowych nie zostanie usunięta.

ponownie, z powodu braku równowagi, nie wszystkie jony wodorotlenowe są usuwane – tylko większość z nich. Utworzona woda ulega ponownej jonizacji w bardzo niewielkim stopniu, dając kilka jonów wodorowych i wodorotlenkowych.

alkaliczne roztwory buforowe

jako typowe weźmiemy mieszaninę amoniaku i roztworów chlorku amonu.

amoniak jest słabą zasadą, a pozycja tej równowagi będzie dobrze po lewej stronie:

dodanie chlorku amonu do tego dodaje wiele dodatkowych jonów amonowych. Zgodnie z zasadą Le Chateliera, to przechyli pozycję równowagi jeszcze dalej w lewo.

roztwór będzie zatem zawierał te ważne rzeczy:

• dużo nieaktywnego amoniaku;

• dużo jonów amonowych z chlorku amonu;

• wystarczająco dużo jonów wodorotlenkowych, aby roztwór był alkaliczny.

inne rzeczy (takie jak woda i jony chlorkowe), które są obecne, nie są ważne dla argumentu.

dodawanie kwasu do tego roztworu buforowego

istnieją dwa procesy, które mogą usuwać dodawane jony wodorowe.

usuwanie poprzez reakcję z amoniakiem

najbardziej prawdopodobną substancją podstawową, z którą zderzy się jon wodorowy, jest cząsteczka amoniaku. Reagują tworząc jony amonowe.

Większość, ale nie wszystkie, jonów wodorowych zostanie usunięta. Jon amonowy jest słabo kwaśny, więc część jonów wodorowych zostanie ponownie uwolniona.

usuwanie jonów wodorowych poprzez reakcję z jonami wodorotlenkowymi

pamiętaj, że w reakcji między amoniakiem a wodą występują pewne jony wodorotlenkowe.

jony wodorowe mogą łączyć się z jonami wodorotlenkowymi, tworząc wodę. Jak tylko to się stanie, równowaga kończy się, aby zastąpić jony wodorotlenowe. Dzieje się tak, dopóki większość jonów wodorowych nie zostanie usunięta.

ponownie, ponieważ w grę wchodzi równowaga, nie wszystkie jony wodoru są usuwane – tylko większość z nich.

dodanie alkaliów do tego roztworu buforowego

jony wodorotlenkowe z alkaliów są usuwane w prostej reakcji z jonami amonowymi.

ponieważ powstały amoniak jest słabą zasadą, może reagować z wodą – a więc reakcja jest lekko odwracalna. Oznacza to, że ponownie Większość (ale nie wszystkie) jonów wodorotlenowych jest usuwana z roztworu.

obliczenia z wykorzystaniem rozwiązań buforowych

to tylko krótkie wprowadzenie. Jest więcej przykładów, w tym kilka odmian, ponad 10 stron w mojej książce do obliczeń chemicznych.

kwaśne roztwory buforowe

łatwiej to zobaczyć na konkretnym przykładzie. Pamiętaj, że bufor kwasowy może być wykonany ze słabego kwasu i jednej z jego soli.

Załóżmy, że masz roztwór buforowy zawierający 0,10 mol dm-3 kwasu etanowego i 0.20 mol dm-3 etanianu sodu. Jak obliczyć jego pH?

w każdym roztworze zawierającym słaby kwas istnieje równowaga między Nie-zjonizowanym kwasem a jego jonami. Tak więc dla kwasu etanowego mamy równowagę:

obecność jonów etanianowych z etanianu sodu przesunie równowagę w lewo, ale równowaga nadal istnieje.

oznacza to, że można zapisać stałą równowagi, Ka, dla niej:

Jeśli wcześniej wykonałeś obliczenia przy użyciu tego równania ze słabym kwasem, założysz, że stężenia jonów wodorowych i jonów etanianowych były takie same. Każda cząsteczka kwasu etanowego, która się rozpada, daje jeden z każdego rodzaju jonów.

to już nie dotyczy rozwiązania buforowego:

jeśli równowaga została przesunięta jeszcze dalej w lewo, liczba jonów etanolanowych pochodzących z kwasu etanowego będzie całkowicie znikoma w porównaniu do tych pochodzących z etanolanu sodu.

Zakładamy zatem, że stężenie jonów etanolanu jest takie samo jak stężenie etanolanu sodu – w tym przypadku 0,20 mol dm-3.

w obliczeniach słabego kwasu Zwykle Zakładamy, że tak mało kwasu zjonizowało się, że stężenie kwasu w równowadze jest takie samo jak stężenie kwasu, którego użyliśmy. Jest to tym bardziej prawdziwe, że równowaga została przesunięta jeszcze dalej w lewo.

więc założenia, które tworzymy dla roztworu buforowego są następujące:

teraz, jeśli znamy wartość Ka, możemy obliczyć stężenie jonów wodorowych, a tym samym pH.

Ka dla kwasu etanowego wynosi 1,74 x 10-5 mol dm-3.

pamiętaj, że chcemy obliczyć pH roztworu buforowego zawierającego 0,10 mol dm-3 kwasu etanowego i 0,20 mol dm-3 etanianu sodu.

wszystko, co musisz zrobić, to znaleźć pH za pomocą wyrażenia
pH = -log10

nadal będziesz mieć wartość stężenia jonów wodorowych w kalkulatorze, więc naciśnij przycisk log i zignoruj znak ujemny (aby umożliwić znak minus w wyrażeniu pH).

powinieneś otrzymać odpowiedź 5.1 na dwie znaczące liczby. Nie możesz być bardziej dokładny, ponieważ twoje stężenia zostały podane tylko do dwóch liczb.