Рассчитайте рН ацетатного буфера, полученного при сливании 40 мл 0,02 моль/л раствора ацетата натрия и 10 мл 0,01 моль/л раствора уксусной кислоты.
Для расчета pH ацетатного буфера можно воспользоваться уравнением Хендерсона-Хассельбальха:
\[ pH = pK_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
где:
- \( pK_a \) — отрицательный логарифм константы диссоциации уксусной кислоты (у уксусной кислоты \( K_a \approx 1.76 \times 10^{-5} \), следовательно \( pK_a \approx 4.75 \)).
- \( [A^-] \) — концентрация соли (ацетата натрия).
- \( [HA] \) — концентрация кислоты (уксусной кислоты).
- Рассчитаем количество ацетата натрия и уксусной кислоты в растворе.
Для ацетата натрия (соль):
- Объем: 40 мл = 0.04 л
- Концентрация: 0.02 моль/л
\[ n(A^-) = C \cdot V = 0.02 \, \text{моль/л} \cdot 0.04 \, \text{л} = 0.0008 \, \text{моль} \]
Для уксусной кислоты (кислота):
- Объем: 10 мл = 0.01 л
- Концентрация: 0.01 моль/л
\[ n(HA) = C \cdot V = 0.01 \, \text{моль/л} \cdot 0.01 \, \text{л} = 0.0001 \, \text{моль} \]
- Определим общий объем полученного буфера:
\[ V_{\text{общ}} = 40 \, \text{мл} + 10 \, \text{мл} = 50 \, \text{мл} = 0.05 \, \text{л} \]
- Рассчитаем концентрации компонентов в конечном растворе:
\[ [A^-] = \frac{n(A^-)}{V_{\text{общ}}} = \frac{0.0008 \, \text{моль}}{0.05 \, \text{л}} = 0.016 \, \text{моль/л} \]
\[ [HA] = \frac{n(HA)}{V_{\text{общ}}} = \frac{0.0001 \, \text{моль}}{0.05 \, \text{л}} = 0.002 \, \text{моль/л} \]
- Теперь подставим значения в уравнение Хендерсона-Хассельбальха:
\[ pH = pK_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) = 4.75 + \log \left( \frac{0.016}{0.002} \right) \]
- Посчитаем логарифм:
\[ \frac{0.016}{0.002} = 8 \quad \Rightarrow \quad \log(8) \approx 0.903 \]
- Находим pH:
\[ pH = 4.75 + 0.903 \approx 5.653 \]
Таким образом, pH ацетатного буфера составляет примерно 5.65.
