Zadania z pH buforów:

przykładowe zadanie:

Do sporządzenia roztworu buforowego użyto 80 ml 0,1 molowego kwasu octowego i 20 ml 0,2 molowego CH₃COONa (sól, gdyby ktoś nie wiedział:), pK wynosi 4,5; podaj pH powstałego buforu

1. liczymy z proporcji ilość moli kwasu i soli wlaną do roztworu buforowego (mamy podaną objętość i stężenie, interesuje nas masa molowa, gdyby ktoś wnikał; to potrzebne jest do następnego obliczenia), czyli:

ilość moli kwasu wlana do roztworu:

0,1 mol 1000 ml (to wiemy z podanego w treści stężenia molowego)

x 80 ml

x = 0,008 mola

analogicznie - sól:

0,2 mol 1000 ml

x 20 ml

x = 0,004 mola

2. następnie liczymy stężenie kwasu i soli w buforze, biorąc pod uwagę ich zawartość we pojemności, jaką mamy po ich złączeniu, czyli w tym wypadku w 100 ml, (uwaga: normalnie powinniśmy brać pod uwagę, że złączenie dwóch substancji nie zawsze daję objętość wynikającą z matematycznej sumy ich objętości wyjściowych, ale tu zaniedbujemy tę informację) (z poprzednich wyliczeń mamy masę, pojemność stanowi suma pojemności soli i kwasu, a szukaną stanowi stężenie molowe), czyli:

stężenie kwasu w buforze:

0,008 mol 100 ml (buforu)

x 1000 ml (buforu, bo jeśli pytamy o stężenie molowe, to zawsze odnosi się ono do 1 litra)

x = 0,08 mol/l

analogicznie liczymy dla soli:

0,004 mol 100 ml

x 1000 ml

x = 0,04 mol/l

3. teraz korzystamy ze wzoru, który trzeba zakuć na pamięć, czyli:

pH (buforu) = pK + log C_soli/C_kwasu

pH = 4,5 (podane w treści i będzie podane, bo nikt nie będzie na kole logarytmował i liczył ujemne potęgi) + 0,04/0,08 = 4,5 + 0,5 = 5 i to jest steżenie powstałego buforu

Zadania, gdzie należy obliczyć stężenie molowe, mając podane procentowe lub odwrotnie:

1. procentowe na molowe

Przykładowe zadanie: mamy 30 % roztwór KOH o gęstości d = 1,5 g/cm3, masa cząsteczkowa KOH wynosi 56 g/mol. Wyraź podane stężenie w stęzeniu molowym. Podaj, ile KOH należy odważyć dla przygotowania 500 ml roztworu 0,2 molowego.

1. najważniejsze to na spokojnie skorzystać z danych:

- 30 % oznacza, że na 100 g roztworu mamy 30 g KOH

- gęstość oznacza, że 1 cm3 waży 1,5 grama

- powyższe informacje należy połączyć z daną dot. masy molowej i tak:

2. proporcja z gęstości:

1,5 g 1 cm3

x 1000 cm3 (bo mamy liczyć stężenie molowe, więc znowu: dotyczy ono ilości moli na litr)

x = 1500 g (wiemy, że tyle waży litr roztworu)

3. proporcja ze stężenia %, które stanowi naszą informację o tym, ile g KOH mamy w 100 g roztworu, czyli porównujemy 100 g z 1500 g roztworu:

100g 30g KOH

1500g x

x = 450 g (tyle mamy g KOH w 1 litrze)

4. wykorzystujemy masę molową (cząsteczkową), bo skoro wiemy, ile waży mol (z danych zadania 56 g) i wiemy, ile g jest w litrze, a szukamy stężenia molowego, czyli ilości moli w litrze, to pozostało porównac te dwie informacje:

1 mol 56 g

x = 450 g

x = 8,04 mola, które odnosi się do 1 litra, a więc jest stężeniem molowym

2 część zadania:

- wiedząc, że masa molowa wynosi 56 g/mol, bierzemy z tego 0,2, bo chcą od nas 0,2 molowego roztworu, czyli 0,2 z 56 przypadającego na litr (znowu: stężenie molowe odnosi się do 1 litra), czyli:

0,2 x 56 g = 11,2 g (tyle jest g KOH w 1 litrze 0,2 molowego roztworu)

- dalej to banał, bo skoro w 1 litrze jest 11,2 g, to w pół litra jest...

2. molowe na procentowe

Przykładowe zadanie: Mamy 3,74 molowy roztwór kwasu siarkowego (masa cząsteczkowa 98 g/mol) o gęstości 1,22 g/cm3. Podaj stężenie % użytego kwasu.

1. analogicznie, jak w poprzednim typie, korzystamy z informacji o stężeniu, gęstości i masie cząsteczkowej, czyli:

2. z gęstości:

1 cm3 1,22 g

1000 cm3 1220 g

3. tym razem bierzemy się za mola i porównujemy masę cząsteczkową z podanym w treści stężeniem molowym (bo wiemy już, ile waży litr naszego roztworu, a ciągle szukamy masy rozpuszczalnika, by to odnieść do stężenia %, czyli ilości rozpuszczalnika na 100 g roztworu):

1 mol 98 g

3,74 mol 366,52 g

lub po prostu 98 x 3,74

wynik to ilość kwasu siarkowego w litrze, którego masa nas interesuje i o której wiemy, że wynosi ( z gęstości) 1220g

4. teraz musimy to odnieść do 100 g roztworu, bo stężenie % dotyczy 100 g a nie litra, czyli:

1220 g (roztworu) 366,52 g (kwasu siarkowego)

100 g x

x = 30,04 g i to jest szukane stężenie procentowe, bo jest masą rozpuszczalnika przypadającą na 100 g roztworu

---