Sådan beregner du pH i en pufferopløsning

Indhold

Beregning af pH

Kemi B og A + Biotek A.

Beregning af pH

Vi vil nu se, hvordan man beregner pH for en pufferopløsning. Vi tager udgangspunkt i et eksempel:

Vi siger, vi laver en 1 L opløsning med 0,100 mol CH3COOH og 0,100 mol CH3COO-. Det giver disse aktuelle koncentrationer:

$[CH_3COOH]=\frac{0,100\ \mathrm{mol}}{1\ \mathrm{L}}=0,100\ \mathrm{M}$

$[CH_3COO^{-}]=\frac{0,100\ \mathrm{mol}}{1\ \mathrm{L}}=0,100\ \mathrm{M}$

Vi vil nu se, hvordan man beregner pH for dette puffersystem i tre forskellige situationer:

Sådan beregner du pH-værdien ved start (før der er tilsat stærk syre eller stærk base)

Ved opslag i tabel finder vi pKs-værdien for CH3COOH til 4,76.

Vi kan bestemme pH af opløsningen ved at bruge pufferligningen for aktuelle koncentrationer for dette korresponderende syre-base-par:

$pH=pK_s(CH_3COOH)+\mathrm{log}\left ( \frac{[CH_3COO^{-}]}{[CH_3COOH]} \right )$

Vi indsætter værdierne i pufferligningen:

$pH=4,76+\mathrm{log}\left ( \frac{0,1\ \mathrm{M}}{0,1\ \mathrm{M}} \right )=4,76$

Det vil sige, at pH for opløsningen er altså 4,76.

Sådan beregner du pH efter tilsætning af stærk base

Vi siger, vi udtager 100 mL af vores 1 liters pufferopløsning med syrebaseparret CH3COOH og CH3COO-. Vi husker, at denne pufferopløsning har en pH-værdi på 4,76. Koncentrationerne af CH3COOH og CH3COO- ser således ud:

$[CH_3COOH]=0,100\ \mathrm{M}$

$[CH_3COO^{-}]=0,100\ \mathrm{M}$

Vi skal nu bestemme stofmængden af henholdsvis CH3COOH og CH3COO- med denne formel:

$n=c\cdot V$

Vi indsætter c=0,100 M og V=100 mL:

$n(CH_3COOH)=0,100\ \mathrm{M}\cdot 100\ \mathrm{mL}=10,0\ \mathrm{mmol}=0,010\ \mathrm{mol}$

$n(CH_3COO^{-})=0,100\ \mathrm{M}\cdot 100\ \mathrm{mL}=10,0\ \mathrm{mmol}=0,010\ \mathrm{mol}$

Vi prøver nu at tilsætte den stærke base OH- i form af 20,0 mL af en 0,100 M NaOH-opløsning. Vi skal nu beregne, hvor stor en stofmængde af OH- vi tilsætter:

$n(OH^{-})=0,100\ \mathrm{M}\cdot 20,0\ \mathrm{mL}=2,00\ \mathrm{mmol}=0,002\ \mathrm{mol}$

Når vi tilsætter OH-, sker denne reaktion:

CH3COOH(aq) ...