Рассчитайте рН буферного раствора, состоящего из 10 мл раствора уксусной кислоты C(CH3COOH) = 2 моль/л и 15 мл раствора ацетата натрия C(CH3COONa) = 0.1 моль/л
Для расчета pH буферного раствора, содержащего уксусную кислоту (CH₃COOH) и ее соль, ацетат натрия (CH₃COONa), можно воспользоваться уравнением Хендерсона-Хассельбальха:
\[ pH = pK_a + \log\left(\frac{[A^-]}{[HA]}\right) \]
Где:
- \(pK_a\) — отрицательный логарифм константы диссоциации уксусной кислоты.
- \([A^-]\) — концентрация ацетата (соли уксусной кислоты).
- \([HA]\) — концентрация уксусной кислоты.
Найдем \(pK_a\) уксусной кислоты. Для уксусной кислоты \(K_a \approx 1.76 \times 10^{-5}\), следовательно: \[ pK_a = -\log(1.76 \times 10^{-5}) \approx 4.75 \]
Рассчитаем количество вещества уксусной кислоты и ацетата натрия.
- Объем уксусной кислоты \(V_{HA} = 10 \, \text{мл} = 0.010 \, \text{л}\), \[ n_{HA} = C_{HA} \cdot V_{HA} = 2 \, \text{моль/л} \cdot 0.010 \, \text{л} = 0.02 \, \text{моль} \]
- Объем ацетата натрия \(V_{A^-} = 15 \, \text{мл} = 0.015 \, \text{л}\), \[ n_{A^-} = C_{A^-} \cdot V_{A^-} = 0.1 \, \text{моль/л} \cdot 0.015 \, \text{л} = 0.0015 \, \text{моль} \]
Найдем молярные концентрации в получившемся растворе. Общий объем буферного раствора: \[ V_{total} = V_{HA} + V_{A^-} = 0.010 \, \text{л} + 0.015 \, \text{л} = 0.025 \, \text{л} \]
Концентрация уксусной кислоты: \[ [HA] = \frac{n_{HA}}{V_{total}} = \frac{0.02 \, \text{моль}}{0.025 \, \text{л}} = 0.8 \, \text{моль/л} \]
Концентрация ацетата: \[ [A^-] = \frac{n_{A^-}}{V_{total}} = \frac{0.0015 \, \text{моль}}{0.025 \, \text{л}} = 0.06 \, \text{моль/л} \]
Подставим значения в уравнение для pH: \[ pH = 4.75 + \log\left(\frac{0.06}{0.8}\right) \] \[ \log\left(\frac{0.06}{0.8}\right) = \log(0.075) \approx -1.12 \]
Таким образом: \[ pH \approx 4.75 - 1.12 = 3.63 \]
Ответ: pH буферного раствора составляет примерно 3.63.
