Jak vypočítat pH na základě iontové síly

Anonym Holezik03.11.2013 13:08 Nahlásit
Dobrý den, potřeboval bych poradit, jak vypočítat pH na základě iontové síly u příkladu:
Připravili jsme 100 ml fosfátového pufru v poměru 1:1(Na2HPO4:NaH2PO4) o c=0,02M, vypočítejte pH pufru.

Pro iontovou sílu jsem použil vzorec I=1/2 * suma(c*z^2) =1/2 * (2*0,02*1^2+1*0.02*(-2)^2) =0,06 .. tady nevím jestli je to správně a nebo jsem měl počítat s poloviční koncentrací (co do definice pufru).

A dál nevím jak díky I vypočítat pH .. našel jsem vzorec logfz=(-0,51*z^2*√I)/(1+√I) s tím že by se pak dopočítalo pH za pomoci aktivity a=fz*c, ale problém mám s tím "z", jaký tam má být náboj, vždyť celkový mi vyjde nula a počítat náboj jen pro Na nebo HPO4 ionty nemohu.. nebo mám použít jiný vzorec a počítat jen s iontovou silou a počtem nábojů bez té konstanty „-0,51“?

Děkuji za odpověď

Odpovědi

Přidat odpověď ▾

Diskuze

Mezek03.11.2013 17:39 Nahlásit
Tak se na to podíváme. Máš spočítat pH pufru, zpřesněné tím, že koncentrace nahradíš jejich aktivitami. Celková koncentrace pufru je 0,02mo, tedy 0,01mol NaH2PO4 a 0,01mol Na2HPO4. V 1dm3 roztoku tedy bude 0,01 + 2*0,01 = 0,03 mol iontů Na+, 0,01mol iontů H2PO4- a 0,01mol iontů HPO4-- I = 0,5*(0,08) = 0,04; √(I) = 0,2.
Nás zajímají jen aktivity iontů H2PO4 a HPO4-. Přítomnost iontů Na+ ovlivňuje pH je prostřednictvím aktivity obou aniontů. Oba anionty se liší aktivitními koeficienty. Aktivitní koeficient H2PO4- bude γ1, HPO4-- γ2.
-log(γ1) = 0,5115*(-1^2)*0,2/1,2 = =0,0852 ; γ1 = 10^-0,0852 = 0,822
-log(γ2) = 0,5115*(-2^2)*0,2/1,2 = =0,341 ; γ2 = 10^-0,341 = 0,456
Aktivita kyseliny bude a(a) = ca*γ1 = 0,01*0,822 = 0,00822
Aktivita soli bude a(s) = cs*γ2 = 0,01*0,456 = 0,00456.
pH vypočteme z Henderson - Hasselbalchovy rovnice:
pH =pKa + log(as/aa) = 7,21 + log(0,00456/0,00822) = 7,21 + 0,256 = 7,465, zatím co s analytickými koncentracemi bychom dostali cs/ca = 1, log(cs/ca) = 0 a pH = 7,21.

Stačí?
Anonym Lihapor05.11.2013 12:13 Nahlásit
A nemělo by se spočítat √I zvlášť pro Na2HPO4 a NaH2PO4 a s tím počítat dále?
Tedy √I pro Na2HPO4 by bylo oněch 0,2 ale pro NaH2PO4 by vyšlo 0,141 (I(NaH2PO4)=1*0.02*1^2+2*0,01*(-1)^2=0,04)
A dál počítat -log(γ1) = 0,5115*(-1^2)*0,141/1,141 = 0,0632 -> γ1 = 10^-0,0632 = 0,865
Aktivita a(a)= 0,00865
a aktivita a(s) oněch 0,00456.
pH pak 7,21+log(0,00456/0,00865) = 6,93

to Mezek: nemělo by tvým postupem vyjít 6,95? (viz rovnice pH: né plus ale minus 0,256)
Anonym Lihapor05.11.2013 16:07 Nahlásit
u výpočtu I mi vypadlo krát 0.5 takže = 0.02 , ale √I sedí .. jen teď když na to zpětně koukám přemýšlím jestli jsem neměla počítat i u Na koncentraci 0,01, tedy NaH2PO4: 0,5*1*0.01*1^2+2*0,01*(-1)^2 a Na2HPO4: 0,5*2*0.01*1^2+1*0,01*(-2)^2
Mezek05.11.2013 17:24 Nahlásit
Iontová síla se počítá ze všech iontů v roztoku, tedy nejen těch, které svou koncentrací přímo ovlivní pH. Takže ji změní přídavek 0,1mol KCl. Proto je společná pro výpočet aktivitních koeficientů HPO4-- i H2PO4-. Aktivitní koeficienty těchto iontů se liší jen díky nábojům iontů. proto je třeba je počítat pro každý iont zvlášť. Koncentraco Na+ je dána součtem koncentracíiontů, uvolněných z obou solí. Z naH2PO4 se uvolní jeden, z Na2HPO4 dva. Jestliže koncentrace každého z iontů je 0,01mol (celkem 0,02mol), pak koncentrace Na+ je 0,03mol/dm3.
Ale to výsledné pH jsem opravdu spočítal špatně, mělo být
pH =pKa + log(as/aa) = 7,21 + log(0,00456/0,00822) = 7,21 - 0,256 = 6,954
Omlouvám se.
Přidat komentář do diskuze ▾