Sisältö
pH ja pKa ovat tärkeitä ratkaisuparametrejä monilla kemia-alueilla, mukaan lukien laskelmat, jotka sisältävät happo-emästasapainon. pH on happamuuden yleinen mitta, joka määritetään negatiivisena logaritmina emäksen 10 suhteen liuoksen ”vetyionipitoisuudesta”, ja se ilmaistaan: pH = -logi. Suluissa on merkitty konsentraatio ja "+" -merkki tarkoittaa vetyionin varausta. pKa on heikon hapon ”dissosiaatiovakion” emäksen 10 negatiivinen logaritmi. Esimerkiksi heikon hapon “HA” dissosiaatio kirjoitetaan: Ka = /, missä A- on hapon “konjugaattiemäs”. Siksi pKa = -log Ka. Jokaisella heikolla hapolla on ainutlaatuinen pKa-arvo. Laske puskuriliuoksen, joka on heikon hapon ja sen konjugoidun emäksen liuos, pH Henderson-Hasselbalch-yhtälöllä, kun hapon pKa tunnetaan. Tämä yhtälö ilmaistaan: pH = pKa + log (/).
Oletetaan, että sinulla on puskuriliuos, joka valmistettiin lisäämällä 25,0 ml 0,1 M natriumhydroksidiliuosta (NaOH) 75,0 ml: aan 0,1 M etikkahappoliuosta (CH3COOH), jossa “M” tarkoittaa moolipitoisuutta. Huomaa, että etikkahappo reagoi NaOH: n kanssa muodostaen konjugaattiemäksen, CH3C00H-, seuraavasti: CH3COOH + NaOH = CH3C00- + Na + H20. PH: n laskemiseksi on tarpeen laskea reaktion jälkeen puskuriliuoksessa olevien happamien ja konjugoitujen emästen määrät.
Laske emäksen ja hapon alkuperäiset moolit puskuriliuoksessa. Esimerkiksi NaOH-moolit = 25,0 ml x 0,1 moolia / litra x 1 litra / 1000 ml = 0,0025 moolia; moolia CH3COOH: ta = 75,0 ml x 0,10 moolia / litra x 1 litraa / 1000 ml = 0,0075 moolia.
Huomaa, että kun sekoitetaan liuoksia, CH3COOH kuluttaa NaOH: hon liittyviä OH- (hydroksyyli) ioneja, joten jäljelle jää 0,0050 moolia CH3COOH (happo), 0,0025 moolia CH3COO- (emäs) ja 0 moolia OH- .
Korvaa hapon pKa (etikkahapon 4,74) ja happo- ja emäspitoisuudet Henderson-Hasselbalch-yhtälössä puskuriliuoksen pH: n laskemiseksi. Esimerkiksi pH = 4,74 + log (0,0025 / 0,005) = 4,74 + log 0,5 = 4,44.