Рассчеты, связанные с приготовлением буферных растворов

Вычисление буферной емкости по кислоте

Задача 51.
Какова буферная емкость по кислоте, если прибавление к 80 мл буферного раствора 30 мл 0,1 М раствора HCl вызвало изменение pH на единицу?
Решение:
Буферная емкость (buffer capacity) ß – число эквивалентов кислоты или щелочи, которое следует добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить рН на единицу. Буферную емкость рассчитывают по уравнению:

ß = n/(z • V • ∆pH)

HCl - кислота одноосновная, поэтому z = 1:

n(HCl) = CV = 0,030 • 0,1 = 0,003 моль;
V(буфера) = 0,08 л
ß =  0,003/(1 • 0.08 • 1) = 0,0375 моль/л.

Ответ: ß = 0,0375 моль-экв/л.
 

Вычисление рН буферного раствора

Задача 52.
Вычислите рН раствора, полученного при смешивании 29 см³ 6,2 Н. раствора уксусной кислоты и 1 см³ 2,0 Н. раствора ацетата натрия.
Решение:
Получается буферный раствор - смесь слабой кислоты и ее соли (анионов слабой кислоты):

рН = рКа  +  lg[C_M(соли)/C_M(кислоты)];
C_M = С_H/z, где z - число эквивалентности.

Для кислоты z равно основности, для соли - числу катионов или анионов, умноженному на заряд соответствующего иона.
Уксусная кислота - одноосновная, поэтому z = 1.
В формуле ацетата натрия имеется по 1 иону с единичным зарядом, поэтому z = 1.
Соответственно, для обоих веществ С_Н = С_М.
При смешивании раствора получен буферный раствор объемом 29 + 1 = 30 мл = 0,03 л.

С₁V₁ = C₂V₂, отсюда:
См(СН₃СООNa) = С₁V₁/V₂(буф. p-pa) = (6,2 • 0,029)/0,03 = 5,99 М;
См(CH₃COOH) = С₁V₁/V₂(буф.) = (2 • 0,001)/0,03 = 0,067 М;
рК(СН₃СООН) = 4,76; 
рН = 4,76 + lg(5,99/0,067) = 4,76 + lg89,4 = 4,76 + 1,95 = 6,71.

Ответ: рН = 6,71.
 

Расчет количества (моль) одноосновной кислоты

Задача 53.
Какое количество (моль) одноосновной кислоты необходимо ввести больному с рН крови 7,6 объемом 4л и буферной емкостью по кислоте 0,06 моль/л для нормализации рН крови?
Решение:
Установлено, что состоянию нормы соответствует определенный диапазон колебаний рН крови – от 7,37 до 7,44 со средней величиной 7,40. Рассчет будем производить по формуле:

ß = n/(z • V • ∆pH), где

ß - буферная емкость, n - количество вещества кислоты или соли, z - основность кислоты, V - объем раствора, ∆pH - изменене системы.

ß = 0,06 моль/л;
z = 1, потому что кислота одноосновная;
∆pH = (7,6 - 7,4) = 0,2;
V = 4л.

Рассчитаем количество (моль) одноосновной кислоты, получим:

ß = n/(z • V • ∆pH);
n(кислоты) = ß • (z • V • ∆pH) = 0,06 моль/л • (1 • 4 л •0,2) = 0,048 моль.

Ответ: n(кислоты) = 0,048 моль.