Hoe de buffercapaciteit te berekenen

Buffers die gewoonlijk worden gebruikt, bestaan ​​uit een zwak zuur en de geconjugeerde base of een zwakke base en het geconjugeerde zuur ervan.

Bufferoplossing - voorbeelden

1. HCO₃^- /CO₃^2- buffer
2. H₂PO₄^- / HPO₄^2- buffer
3. CH₃COOH / CH₃COO^- na⁺ buffer

Voorbereiding van bufferoplossing

Als we bufferoplossing willen voorbereiden, nemen we dat,

1. Een zuur met de laagste pKa-waarde als de vereiste pH en het geconjugeerde basezout of,
2. Een base die de laagste 14-pKb-waarde heeft voor de vereiste pH en het geconjugeerde zuurzout.

Buffer Ratio

De bufferverhouding van de twee componenten wordt gevonden door de beroemde vergelijking Henderson-Hassel Bach

 pH = pKa + log B / A    (B = base, A = acid)

Buffer capaciteit

Buffercapaciteit vertelt ons hoe sterk de buffer is in termen van het weerstaan ​​van elke toevoeging van base of zuur. Dit hangt af van twee dingen, de bufferverhouding en de werkelijke concentraties van de twee componenten. Een buffer is sterk wanneer beide componenten in gelijke concentraties zijn. Dit gebeurt alleen als pH = pKa of 14-PKb. We weten ook dat de bufferratio op meerdere manieren kan worden verkregen.

Als B / A bijvoorbeeld 2 is, kan het worden verkregen door,

B = 2 schimmel^-3    en A = 1 schimmel^-3

B = 0,2 schimmelvorming^-3 en A = 0,1 schimmel^-3

B = 0,02 moldm^-3 en A = 0,01 schimmelvorming^-3 enzovoorts.

Er is echter aangetoond dat de concentraties hoger zijn, de buffercapaciteit hoger.

Buffercapaciteit wordt gegeven door bufferindex β.

β = ΔB / ΔpH

ΔB = hoeveelheid sterk zuur of sterke base toegevoegd (in mouldity moldm^-3) en ApH = het pH-verschil veroorzaakt door de toevoeging van een sterke base of sterk zuur.

Hoe de buffercapaciteit te berekenen 

STAP 1: Neem 1 dm³ van de buffer van belang (1 liter)

STAP 2: Meet de begin-pH met behulp van een nauwkeurig gekalibreerde pH-meter, pH_X.

STAP 3: Voeg een bekende hoeveelheid sterk zuur / sterke base toe en meng de oplossing goed om te kunnen equilibreren.

STAP 4: Meet de uiteindelijke pH van het mengsel met een nauwkeurig gekalibreerde pH-meter, pH_Y.

STAP 5: BEREKENING

Ter illustratie gebruik ik azijnbuffer, toegevoegde hoeveelheid NaOH = 0,02 mol, pH x = 4,75 pH_Y= 5.20

Vervangen door de vergelijking,

β = ΔB / ΔpH = 0,02 mol / (5,20 - 4,75)

                                = 0,044 mol

OPMERKING: altijd wordt de buffercapaciteit berekend voor 1 dm³ van de buffer. Als u een ander buffervolume gebruikt, moet u altijd hetzelfde berekenen.

Stel, het bovenstaande pH-verschil werd gegeven door 500,0 cm³ van de buffer, dan is β = (0,044 mol / 2) = 0,022 mol

Omdat het volume ½ van 1 dm is³ de verkregen waarde wordt vermenigvuldigd met ½.