Розрахунок рН розчинів слабких основ

Для обчислення рН слабких основ виводимо рівняння аналогічно розчинам слабких кислот, використовуючи константу основності.

(1.78)

(1.79)

(1.80)

(1.81)

(1.82)

(1.83)

І на підставі йонного добутку води:

(1.84)

Якщо ступінь дисоціації основи менше 5 % чи , то користуємося спрощеними рівняннями:

(1.85)

(1.86)

(1.87)

Приклад 6. Обчислити pН 0,10 М розчину оцтовокислого натрію

Знаходимо рН за формулою (1.87):

Розрахунок рН розчинів амфолітів

Речовини, здатні і віддавати, і приєднувати протони, називаються амфотерними.

Амфоліти можуть бути і зарядженими і нейтральними . Розчин амфоліту можна розглядати як наполовину відтитровану двоосновну кислоту .

Рівняння матеріального балансу для такої системи виглядає так:

. (1.88)

Оскільки число відданих протонів дорівнює числу приєднаних протонів, те

. (1.89)

Якщо і виразити з і , то одержимо:

Звідси:

Для застосування робиться ряд спрощень:

1. якщо і не занадто близькі, то можна прийняти, що і

. Тоді ми можемо підставити :

;

2. якщо , то

;

3. якщо , тобто можна зневажити , то

;

4. якщо і , то

.

Приклад 1. Розрахувати 0,01 М розчину гідросульфату натрію.

;

Тому що і , те

Приклад 2. Розрахувати рН 0,01 М розчину гідросульфіду натрію.

; .

Тому що , але , те

.

Приклад 3. Розрахувати рН 0,01 М розчину ціаніду амонію.

За умовою електронейтральності

.

Але тому що і близькі, , то .

З огляду на те, що , одержуємо

=

Тобто розчин ціаніду амонію можна розглядати як наполовину нейтралізовану суміш двох кислот.

.

Розрахунок рН буферних розчинів

Розчини, що зберігають сталість рН при додаванні невеликих кількостей сильних кислот або основ і при розведенні, називаються буферними. Вони складаються із суміші кислоти і сполученої основи.

Для опису кожного буферного розчину важливі наступні характеристики:

1. рівень рН, на якому підтримується сталість цієї величини;

2. область буферування, тобто межі рН, у яких може підтримувати сталість рН дана буферна система;

3. ємність буферного розчину, тобто кількість М–еквівалентів сильної кислоти (основи), яких необхідно додати до 1 л буферного розчину, щоб рН його змінився на 1.

Для рівноваги в буферній системі напишемо рівняння електронейтральності:

(1.90)

і рівняння матеріального балансу:

. (1.91)

Після їхнього підсумовування:

. (1.92)

Але тому що , те

. (1.93)

На практиці звичайно застосовують буферні розчини, у яких і малі в порівнянні з і . Тоді і .

Підставляючи знайдені значення у вираз для , одержуємо:

чи (1.94)

(1.95)

Це рівняння не виконується для кислот чи основ з константами дисоціації вище у випадку, якщо загальна концентрація кислот чи сполученої основи (чи обох компонентів кислотно-сполученої пари) дуже мала.

Для буферних розчинів із рН 7 розрахунок простіше проводити, використовуючи константу дисоціації основи:

(1.96)

Приклад 1. Розрахувати рН буферного розчину, що складається з 0,4000М мурашиної кислоти і 1,0000 М форміату натрію.

,

Приклад 2. Розрахувати рН буферного розчину, що містить 0,2800 М і 0,0700 М

,

.