Question

Do 40 ml roztworu buforowego będącego mieszaniną roztworu Na2HPO4 o stężeniu 0,07 M i roztworu KH2PO4 o stężeniu 0,09 M dodano 5 ml NaOH o stężeniu 0,2 M. Oblicz pojemność buforową. Ka2=6,16 x 10-8

Answer 1

Aby obliczyć pojemność buforową, możemy skorzystać ze wzoru Hendersona-Hasselbalcha:

pH = pKa + log([A-]/[HA])

Gdzie:
- pH to poziom pH rozwiązania,
- pKa to stała dysocjacji kwasu (Ka) dla danego buforu,
- [A-] to stężenie anionu (zasady słabej) w buforze,
- [HA] to stężenie kwasu słabego w buforze.

Najpierw obliczmy stężenia [A-] i [HA] po dodaniu NaOH:

Stężenie Na2HPO4 ([HA]):
0,07 M * (40 ml / 45 ml) = 0,062 M

Stężenie KH2PO4 ([A-]):
0,09 M * (40 ml / 45 ml) = 0,08 M

Teraz możemy obliczyć wartość pH po dodaniu NaOH. W reakcji z NaOH Na2HPO4 działa jako kwas słaby i reaguje z OH- tworząc HPO4^2-:

Na2HPO4 + NaOH -> HPO4^2- + 2Na+

Teraz możemy obliczyć stężenie HPO4^2-:

Stężenie HPO4^2- = [NaOH dodane] = 0,2 M * (5 ml / 45 ml) = 0,022 M

Teraz możemy obliczyć [HA] po reakcji:

[HA] = 0,062 M (początkowe) - 0,022 M (zredukowane przez reakcję) = 0,04 M

Teraz możemy obliczyć wartość pH:

pH = pKa + log([A-]/[HA])
pKa = -log(Ka2) = -log(6,16 x 10^-8) ≈ 7,21

pH = 7,21 + log(0,08/0,04)
pH ≈ 7,21 + log(2)
pH ≈ 7,21 + 0,3010
pH ≈ 7,511

Pojemność buforowa to różnica pH przed i po dodaniu kwasu lub zasady silnej. Wartość pH początkowa wynosiła 7,511, a po dodaniu NaOH zmieniła się na 7,21.

Pojemność buforowa = 7,511 - 7,21 ≈ 0,301

Pojemność buforowa wynosi około 0,301 jednostki pH.