63309

[H/y]    [H_iO*]_ K, K,

c,_B * [HB] ^_ [B ] * c_B

[H,0*]=K. —«K,-^2.

*    * [B ]    ■ c„

(7.45)

pH = -log(a ) = -log(f [HjO* ]) = -log

f    \

f .V

Vo* _c

b y

(7.46)

(7.47)

Jeśli w roztworze buforowym stała protolizy Kb zasady Bronsteda B ma większą wartość od stałej protolizy K, kwasu HB' to do wyprowadzenia wzorów obliczeniowych używamy stałej protolizy zasady.

b + h₂o = bh⁺ + oh~

[HB*]-[OH ]

^b [B]

[HjO*] ^ [OH~] K_{b fj} c_B ~ [B] [HB* J c

K,

HB’

[OH-]=K_b

[HjO*] =

K.

(HB*)

.Ł    .f«L

(7.48)

(7.49)

(7.50)

[OH ] K_b [B]

_PH = -log(a_{H Q}.) = -log(f_H0. • [H,0 ]) = -log

H.O*

(750)

Na podstawie wzorów do obliczania stopnia protolizy słabych elektrolitów w roztworach buforowych (7.45) i (7.48) można stwierdzić, że w tym przybliżeniu stopnie protolizy kwasów i zasad w roztworach buforowych praktycznie nie zależą od ich stężeń, a zależą od stężeń ich sprzężonych partnerów'. Porównując wzory do obliczania stopnia protolizy słabych kwasów i zasad bez obecności wspólnego jonu i w jego obecności można stwierdzić, że w pierwszym przypadku zależy on od pierwiastka z K/c, a w drugim - od stosunku K/c w pieiwszej potędze.

Roboczy zakres skutecznego działania roztworu buforowego wynosi około ±1 jednostki pH w pobliżu pK», co odpowiada zakresowi stosunków stężeń kwasu do sprzężonej z nim zasady od 1:10 do 10:1. Biochemicy używając niezbyt stężonych roztworów buforowych (o sumarycznym stężeniu składników roztworu buforowego w granicach 0,05+0,1 M) zawężają ten przedział do około ±(0,7+0,8) jednostki pH, co odpowiada zakresowi stosunków stężeń kwasu do sprzężonej z nim zasady od około 1:5 do 5:1.

Obliczenia dla roztworów buforowych wykonuje się w następujących etapach:

1. Obliczenie stężeń obu składników w roztworze (kwasu Bronsteda oraz sprzężonej z nim zasady) z uwzględnieniem ewentualnych reakcji chemicznych zachodzących w roztworze oraz rozcieńczania (czasem warunki zadania są tak sformułowane, że ten etap można pominąć).

2 Obliczenie siły jonowej roztworu pochodzącej od elektrolitów mocnych tworzących roztwór buforowy oraz ewentualnych mocnych elektrolitów nie posiadających wspólnych jonów z układem buforowym - siki jonowa jest sumą sil jonowych wszystkich mocnych elektrolitów obecnych w roztworze W niewielkiej części na początku obliczeń zadań nie można określić siły jonowej -w takim przypadku liczymy zadanie stosując termodynamiczną stalą protolizy (dokładniejsze wyniki dla tych zadań można uzyskać metodą iteracyjną).