Способы приготовления буферных растворов с заданным значением рН. 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Способы приготовления буферных растворов с заданным значением рН.



Существует два способа приготовления буферных растворов:

1) путем смешения водных растворов сопряжённых кислоты и основания.

2) путем частичной нейтрализации слабой кислоты – щёлочью или слабого основа­ния – сильной кислотой.

Второй способ широко используется в лабораторной практике при приготовлении буферных смесей с использованием рН – метра, когда нейтрализацию ведут до заданного значения рН, величину которого контролируют по прибору.

1. Приготовить фосфатный буфер объемом Vбуф. с заданным значением рН методом смешения растворов дигидрофосфата и гидрофосфата натрия:

 

1.1 Определим объемы V к и V 0 исходных растворов сопряжённых кислоты и основания, если известны их концентрации c к(нач) и c осн(нач) . Для расчёта необходимо составить два уравнения, первое из которых очевидно

V буф = Vосн + V к (6.4)

а второе получим на основе уравнения (6.2).

Поскольку количества солей в буферном растворе равно их количеству в соответсвующих объёмах исходных растворов, то

nосн (в буферном растворе) = cосн (нач) Ч V осн,

nк (в буферном растворе) = cк (нач) Ч V к

 

Подставляя эти величины в уравнение (6.2), находим второе уравнение связи между искомыми объёмами:

 

(6.5)
(6.6)

 

Решая систему из двух уравнений (6.4) и (6.5) или (6.4) и (6.6), находим объёмы растворов V к и V осн, при смешении которых образуется буферный раствор с заданным значением рН.

2) Этот же буферный раствор можно приготовить путём частичной нейтрализации фосфорной кислоты щёлочью, например NaOH.

Пусть в растворе фосфорной кислоты объёмом V дм3 и молярной концентрацией

c3РО4) моль/дм3 содержится n3РО4) = c3РО4) ЧV = а моль Н3РО4. Гидрофосфатный буферный раствор содержит смесь двух солей Na2HPO4 / NaH2PO4, поэтому расчеты при нейтрализации кислоты проводят в два этапа: перевод а моль фосфорной кислоты в дигидрофосфат – ион (I этап) и далее частичный перевод дигидрофосфат-иона в гидрофосфат-ион до нужного значения рН (II этап) – решение задач на избыток-недостаток:

Необходимое количество щёлочи х для осуществления второго этапа определяют по уравнению (2):

Общее количество NaOH равно n общ.(I+II этапы) = а + х, и если в исходный раствор фосфорной кислоты добавляют кристаллический NaOH, то его масса равна

m (NaOH) = =(a + x) Ч M (NaOH);

если добавляют раствор щёлочи, то его объём равен:

Расчёт изменения рН при добавлении к гидрофосфатному буферному раствору небольших добавок сильной кислоты или щёлочи, а также при его разбавлении (расчет изменения рН в результате буферного действия).

Пусть исходный буферный раствор объёмом V содержит n к моль кислоты и n осн моль сопряжённого основания, тогда в соответствии с уравнением (6.2):

а) добавление сильной кислоты НnX:

и конечные количества компонентов буферной смеси равны:

n осн (кон.) = n оснх; nк(кон.) = nк + х.

Величина рН конечного состояния рассчитывается по формуле:

(6.7)

причём происходит небольшой сдвиг в кислую область рН(нач) > рН(кон).

б) добавление щёлочи M(OH)n:

и конечные количества компонентов буферной смеси равны:

nосн (кон.) = nосн + х; n к(кон.) = n к - х

Величина рН конечного состояния рассчитывается по формуле:

(6.8)

причём происходит небольшой сдвиг в щелочную область: рН(нач) < рН(кон).

Примечание: nосн и nк относятся к объёму буферного раствора, в который сделаны добавки.

в) при разбавлении буферного раствора водой исходные концентрации его компонентов c осн и c к уменьшаются в одинаковое число раз, поэтому их отношение в уравнении (6.1) остаётся неизменным и, следовательно, величина рН сохраняется.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-27; просмотров: 270; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.144.219.156 (0.006 с.)