Каково определение буферного действия? Каков будет рН буферного раствора, который состоит из 3 мл уксусной кислоты

Содержание: Буферное действие и рН буферного раствора

Разъяснение: Буферное действие - это способность раствора поддерживать почти постоянное значение рН при добавлении кислоты или основания. Буферный раствор состоит из слабой кислоты или основания и ее соли, которые могут реагировать с добавленными ионами водорода (H+) или гидроксид-ионами (OH-) для поддержания стабильного рН.

Чтобы вычислить рН буферного раствора, состоящего из уксусной кислоты и ацетата натрия, нужно использовать соотношение ацидо-основного пара, состоящего из слабой кислоты (уксусная кислота - CH3COOH) и ее соответствующей соли (ацетат натрия - CH3COONa).

Сначала вычислим эквивалентную концентрацию слабой кислоты и соответствующей соли в буферном растворе. Объем уксусной кислоты равен 3 мл, а объем ацетата натрия равен 12 мл. Так как их концентрации одинаковы, то мы можем сказать, что общий объем раствора равен 15 мл.

Теперь вычислим концентрацию слабой кислоты CH3COOH:
Количество вещества (mol) = концентрация (M) × объем (л)
Молярная масса уксусной кислоты (CH3COOH) = 60.05 г/моль

Концентрация CH3COOH = (молярная масса × количество вещества) / объем
Концентрация CH3COOH = (60.05 г/моль × 0.003 моль) / 0.015 л = 12.01 М

Теперь вычислим концентрацию ацетата натрия CH3COONa:
Количество вещества (mol) = концентрация (M) × объем (л)
Молярная масса ацетата натрия (CH3COONa) = 82.03 г/моль

Концентрация CH3COONa = (молярная масса × количество вещества) / объем
Концентрация CH3COONa = (82.03 г/моль × 0.012 моль) / 0.015 л = 65.63 М

Так как соотношение ацидо-основного пара CH3COOH/CH3COONa составляет 1:1, то общая концентрация ацидо-основного пара в буферном растворе будет равна 12.01 М (CH3COOH) + 65.63 М (CH3COONa) = 77.64 М.

Теперь мы можем вычислить рН буферного раствора по формуле Гендерсона-Хассельбальха:
рН = pKa + log10 (соли / кислоты)
где pKa - логарифмический постоянный показатель кислотности соответствующей слабой кислоты (уксусная кислота), равный -log10 1.85 × 10^-5 = 4.73.

рН = 4.73 + log10 (65.63 / 12.01) = 4.73 + log10 5.46 = 4.73 + 0.736 = 5.466.

Таким образом, рН буферного раствора составляет 5.47 (округлено до двух десятичных знаков).

Совет: Для более легкого понимания буферного действия и рассчета рН раствора, рекомендуется помнить основные принципы соотношения ацидо-основного пара и использовать соответствующие формулы для расчетов. Регулярная практика на задачах поможет закрепить материал.

Задание: Каков будет рН буферного раствора, если объем уксусной кислоты увеличить до 5 мл, а объем ацетата натрия уменьшить до 8 мл, и концентрация обоих компонентов остается неизменной? (Значение pKa такое же как в предыдущем примере.)