Àwọn Àmúdúró: Bí Ásídì Aláìlágbára àti Bésì Àjùmọ̀ṣepọ̀ Rẹ̀ Ṣe Ń Pa pH Mọ́ Láìyípadà

Alábàáṣiṣẹ́ méjì tí ọ̀kọ̀ọ̀kan ń pa ewu kan run

Mú àdàpọ̀ ásídì asítíìkì, CH₃COOH, àti sódíọ́mù asítéètì, tó ń pèsè CH₃COO⁻. Tí a bá fi ásídì líle kún un, íọ̀nù asítéètì ń gba àwọn prótónì àfikún: CH₃COO⁻ + H₃O⁺ → CH₃COOH + H₂O. Tí a bá fi bésì líle kún un, ásídì asítíìkì ń sọ ọ́ di aláìdá: CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O.

Ìhùwàpọ̀ méjèèjì fẹ́rẹ̀ẹ́ parí pátápátá, nítorí náà ásídì líle tàbí bésì líle tí a fi kún un ń di púpọ̀ sí i nínú alábàáṣiṣẹ́ aláìlágbára. pH ṣì ń yípadà, nítorí ìbátan ásídì sí bésì ń yípadà, ṣùgbọ́n díẹ̀ péré. Ojútùú ásídì aláìlágbára nìkan kò lè ṣe èyí, nítorí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ má ní bésì àjùmọ̀ṣepọ̀ kankan láti gba ásídì tí a fi kún un.

Àwọn ìpéjú àmúdúró tó wọ́pọ̀ ní ásídì asítíìkì pẹ̀lú asítéètì, amóníọ́mù pẹ̀lú amóníà, dáíhídírójìn fọ́sífétì pẹ̀lú hídírójìn fọ́sífétì, àti ásídì kábọ́níìkì pẹ̀lú hídírójìn kábọ́nétì. Ìpéjú ìkẹyìn ń ràn lọ́wọ́ láti pa ẹ̀jẹ̀ ènìyàn mọ́ nítòsí pH 7.4, bí apá OpenStax 14.6 ṣe ṣàpèjúwe.

Ṣíṣe àgbékalẹ̀ Henderson–Hasselbalch láti ìgbékalẹ̀ Ka

Bẹ̀rẹ̀ láti Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA], kí o sì yanjú fún háídírọ́níọ́mù: [H₃O⁺] = Ka × [HA]/[A⁻]. Gba −log ẹ̀gbẹ́ méjèèjì láti rí pH = pKa + log([A⁻]/[HA]). Èyí ni ìdọ́gba Henderson–Hasselbalch.

Nínú àmúdúró, HA àti A⁻ méjèèjì wà ní iye tó pọ̀, ọ̀kọ̀ọ̀kan sì ń dí ìhùwàpọ̀ èkejì pẹ̀lú omi lọ́wọ́. Àwọn ìpọ̀ ìwọ́ntúnwọ́nsí wọn nítorí náà fẹ́rẹ̀ẹ́ dọ́gba pẹ̀lú àwọn iye tí o dà pọ̀. Ìdí nìyí tí o fi lè fi àwọn ìpọ̀ tí o ṣe sínú ìdọ́gba náà tààrà láìsí tábìlì ICE.

Nítorí alábàáṣiṣẹ́ méjèèjì wà nínú ìwọ̀n ààyè kan náà, ìbátan àwọn ìpọ̀ dọ́gba pẹ̀lú ìbátan àwọn mọ́ọ̀lù. O lè lo mọ́ọ̀lù tààrà, èyí tó ń dín ìgbésẹ̀ kan kù lẹ́yìn tí a bá fi ásídì tàbí bésì kún un.

• Nígbà tí [A⁻] = [HA], ọ̀rọ̀ log jẹ́ òdo, pH = pKa.
• Ìpọ̀sí ìlọ́po mẹ́wàá kọ̀ọ̀kan nínú ìbátan bésì-sí-ásídì ń gbé pH sókè ní ẹ̀ka kan.
• Bésì àjùmọ̀ṣepọ̀ tó pọ̀ ju ásídì lọ ń fún ni pH lókè pKa; ásídì tó pọ̀ jù ń fún ni pH nísàlẹ̀ rẹ̀.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: pH àmúdúró asítéètì

Àmúdúró kan ní CH₃COOH 0.300 M àti CH₃COONa 0.250 M. Àfikún H fún ni Ka = 1.8 × 10⁻⁵, nítorí náà pKa = 4.745. Nígbà náà pH = 4.745 + log(0.250/0.300) = 4.745 − 0.079 = 4.67.

Gbé pKa tí a kò yí dé òpin. Yíyí i sí 4.74 ní àkọ́kọ́ ń fún ni 4.66. Ìyàtọ̀ náà wà láàrin àìdánilójú Ka oní-díjítì-pàtàkì-méjì, ṣùgbọ́n yíyí lẹ́ẹ̀kan ní òpin ń pa àwọn ìdáhùn rẹ mọ́ ní ìbámu pẹ̀lú kọ́kọ́rọ́ ìdáhùn. pH náà kéré díẹ̀ sí pKa, bí a ti retí, nítorí ásídì pọ̀ díẹ̀ ju bésì lọ.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: fífi ásídì líle kún un, lẹ́yìn náà bésì líle

Fi 0.0200 mol HCl kún 1.00 L àmúdúró tó wà lókè. Ṣe ìsọdi-aláìdá ní àkọ́kọ́, gẹ́gẹ́ bí ìgbésẹ̀ sítọ́ikíọ́mẹ́tírì: H₃O⁺ ń sọ 0.0200 mol asítéètì di ásídì asítíìkì. Ásídì asítíìkì gòkè láti 0.300 sí 0.320 mol, asítéètì sì sọ̀kalẹ̀ láti 0.250 sí 0.230 mol. Nígbà náà pH = 4.745 + log(0.230/0.320) = 4.60. pH sọ̀kalẹ̀ láti 4.67 sí 4.60, kéré ju ìdá mẹ́wàá ẹ̀ka kan lọ.

Fífi 0.0200 mol HCl kan náà kún 1.00 L omi mímọ́ yóò fún ni [H₃O⁺] = 0.0200 M àti pH 1.70, ìsọ̀kalẹ̀ tó ju ẹ̀ka márùn-ún lọ láti aláìdá.

Báyìí fi 0.0500 mol NaOH kún 1.00 L tuntun àmúdúró àkọ́kọ́. Háídíróksídì ń sọ 0.0500 mol ásídì asítíìkì di asítéètì, ó sì fi 0.250 mol ásídì àti 0.300 mol bésì sílẹ̀. pH = 4.745 + log(0.300/0.250) = 4.82, ìgbéga láti 4.67 tó kéré ju 0.2 lọ. Nínú omi mímọ́, NaOH kan náà yóò fún ni pH 12.70.

Ìrò kan náà jẹ́ kí o ṣe àmúdúró nípa ìsọdi-aláìdá ní apá kan. Dída 0.0400 mol ásídì asítíìkì pọ̀ mọ́ 0.0150 mol NaOH ń fi 0.0250 mol ásídì àti 0.0150 mol asítéètì sílẹ̀, nítorí náà pH = 4.745 + log(0.0150/0.0250) = 4.52, ohun yòówù kí ìwọ̀n ààyè ìkẹyìn jẹ́.

Ṣíṣe àmúdúró fún pH ìfojúsùn

Kọ́kọ́ yan ìpéjú àjùmọ̀ṣepọ̀ tí pKa rẹ̀ wà láàrin ẹ̀ka kan sí pH tí o fẹ́. Lẹ́yìn náà lo Henderson–Hasselbalch padà sẹ́yìn láti rí ìbátan náà, àti sítọ́ikíọ́mẹ́tírì láti sọ ìbátan náà di iye.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́. Ṣe àmúdúró pH 9.50 láti 500.0 mL amóníà 0.200 M nípa fífi amóníọ́mù klóráìdì líle kún un. Alábàáṣiṣẹ́ ásídì ni NH₄⁺. Láti Àfikún I, Kb(NH₃) = 1.8 × 10⁻⁵, nítorí náà pKb = 4.745 àti pKa(NH₄⁺) = 14.00 − 4.745 = 9.255. Ìbátan tí a nílò ni [NH₃]/[NH₄⁺] = 10 tí a gbé sí (9.50 − 9.255) = 1.76.

Ìgò náà ní 0.5000 L × 0.200 mol/L = 0.100 mol NH₃, nítorí náà ó nílò 0.100 / 1.76 = 0.0569 mol NH₄⁺. Pẹ̀lú M(NH₄Cl) = 53.49 g/mol, ìyẹn jẹ́ nǹkan bí 3.0 g amóníọ́mù klóráìdì, tí a ròyìn sí díjítì pàtàkì méjì nítorí Kb ní méjì. Ní ìṣe, ìwọ yóò wá ṣàyẹ̀wò pH pẹ̀lú mítà tí a ti ṣàtúnṣe ìwọ̀n rẹ̀, kí o sì ṣàtúnṣe.

Agbára àmúdúró àti ààlà pH tó wúlò

Ààlà àmúdúró ni ìbú pH tí àmúdúró kan ti ń ṣiṣẹ́ dáadáa. Ìbátan 10:1 tàbí 1:10 bá pH = pKa ± 1 mu, lẹ́yìn ìbú yẹn alábàáṣiṣẹ́ kan ti kéré jù láti gba ásídì tàbí bésì púpọ̀ sí i. Àwọn àmúdúró asítéètì wúlò láti nǹkan bí pH 3.7 dé 5.7, àwọn àmúdúró amóníà sì láti nǹkan bí 8.3 dé 10.3.

Agbára àmúdúró ni iye ásídì tàbí bésì tí àmúdúró kan lè gbà kí pH rẹ̀ tó yípadà púpọ̀. Ó sinmi lórí iye alábàáṣiṣẹ́ kọ̀ọ̀kan tó wà, kì í ṣe ìbátan wọn nìkan. Fi àmúdúró asítéètì méjì wé ara wọn, ọ̀kọ̀ọ̀kan 1.00 L pẹ̀lú ásídì àti bésì dọ́gba. Méjèèjì bẹ̀rẹ̀ ní pH = pKa = 4.74. Pẹ̀lú 0.100 M ti ọ̀kọ̀ọ̀kan, fífi 0.00500 mol HCl kún un ń dín pH kù ní 0.04, sí 4.70. Pẹ̀lú 0.0100 M ti ọ̀kọ̀ọ̀kan, àfikún kan náà ń dín in kù ní nǹkan bí ààbọ̀ ẹ̀ka, sí 4.27. Ìbátan náà jẹ́ kan náà, ṣùgbọ́n àmúdúró tó rọ̀ ní ìdá mẹ́wàá agbára nìkan.

Àmúdúró kan ti tán nígbà tí ásídì tàbí bésì tí a fi kún un bá lo gbogbo alábàáṣiṣẹ́ kan tán. Lẹ́yìn ìyẹn, ásídì líle tàbí bésì líle tó pọ̀ jù ló ń pinnu pH, ó sì ń yípadà gan-an.

Àwọn àṣìṣe tó ń mú kí ìdáhùn àmúdúró kan jẹ́ àìtọ́

Àwọn ìṣòro àmúdúró ń da irú ìrò méjì pọ̀: sítọ́ikíọ́mẹ́tírì fún ìsọdi-aláìdá àti ìwọ́ntúnwọ́nsí fún pH. Pa wọ́n mọ́ ní ìtò yẹn.

• Kíkọ ìbátan náà ní ìdàkejì. Ó jẹ́ bésì lórí ásídì: log([A⁻]/[HA]).
• Fífi HCl tàbí NaOH tí a fi kún un sínú ìdọ́gba Henderson–Hasselbalch kí a tó ṣe ìgbésẹ̀ ìsọdi-aláìdá.
• Lílo pKb dípò pKa fún àmúdúró amóníà. Yí i padà pẹ̀lú pKa + pKb = 14.00 ní 25 °C.
• Dída mọ́ọ̀lù fún alábàáṣiṣẹ́ kan pọ̀ mọ́ ìpọ̀ fún èkejì nígbà tí wọ́n wà ní ìwọ̀n ààyè yàtọ̀.
• Gbígbà pé àmúdúró ṣì ń ṣiṣẹ́ lẹ́yìn tí ásídì tàbí bésì tí a fi kún un ti ju iye alábàáṣiṣẹ́ kan lọ.
• Kíka ásídì aláìlágbára nìkan, tàbí ásídì aláìlágbára pẹ̀lú ásídì líle, sí àmúdúró.