Vasilii Melnikof
Мастер
(1618)
1 месяц назад
Механизм действия фосфатного буфера
Фосфатный буфер, состоящий из NaH₂PO₄ (дигидрофосфат натрия) и Na₂HPO₄ (гидрофосфат натрия), действует, противодействуя изменениям pH при добавлении кислоты или основания.
1. Добавление кислоты (H⁺):
H⁺ + HPO₄²⁻ ⇌ H₂PO₄⁻
Добавленная кислота реагирует с гидрофосфат-ионом (HPO₄²⁻), образуя дигидрофосфат-ион (H₂PO₄⁻). Это предотвращает резкое снижение pH.
2. Добавление основания (OH⁻):
OH⁻ + H₂PO₄⁻ ⇌ HPO₄²⁻ + H₂O
Добавленное основание реагирует с дигидрофосфат-ионом (H₂PO₄⁻), образуя гидрофосфат-ион (HPO₄²⁻) и воду. Это предотвращает резкое повышение pH.
Расчет pH фосфатного буфера
Для расчета pH буферного раствора, состоящего из равных объемов и одинаковых концентраций NaH₂PO₄ и Na₂HPO₄, можно использовать уравнение Гендерсона-Хассельбаха:
pH = pKₐ + log([HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻])
Поскольку объемы и концентрации равны, соотношение [HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻] равно 1. Следовательно:
pH = pKₐ + log(1)
pH = pKₐ
pKₐ = -log(Kₐ) = -log(6.22 * 10⁻⁸) ≈ 7.21
Таким образом, pH буфера равен приблизительно 7.21.
Гидролиз солей по катиону
Гидролиз соли по катиону происходит, когда катион слабого основания взаимодействует с водой, образуя слабое основание и ионы водорода (H⁺), тем самым увеличивая кислотность раствора.
Хлорид марганца(II) (MnCl₂):
Mn²⁺ + H₂O ⇌ Mn(OH)⁺ + H⁺
Нитрат аммония (NH₄NO₃):
NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₄OH + H⁺ (или NH₃ + H₃O⁺)
Расчет степени и константы гидролиза
Для расчета степени гидролиза (h) и константы гидролиза (Kг) солей при концентрации 0.01 M можно использовать следующие формулы:
1. Хлорид марганца(II) (MnCl₂):
Kг = Kᵥ/Kосн , где Kᵥ - ионное произведение воды (10⁻¹⁴), Kосн - константа диссоциации Mn(OH)⁺ (обратная константе нестойкости). К сожалению, Kосн для Mn(OH)⁺ трудно найти в справочных данных. Для Mn(OH)₂ обычно приводят произведение растворимости (ПР).
В упрощенном подходе (не учитывающем ступенчатость образования гидроксида):
h = √(Kг/C) = √(Kᵥ/(Kосн * C))
2. Нитрат аммония (NH₄NO₃):
Kг = Kᵥ/Kосн , где Kосн в данном случае - константа диссоциации NH₄OH (1.8*10⁻⁵).
Kг = 10⁻¹⁴ / 1.8*10⁻⁵ ≈ 5.56 * 10⁻¹⁰
h = √(Kг/C) = √(5.56*10⁻¹⁰ / 0.01) ≈ 7.46 * 10⁻⁵
Важно: Расчеты для хлорида марганца(II) приблизительные из-за сложности нахождения Kосн для Mn(OH)⁺. Для более точных расчетов требуется учесть ступенчатый характер гидролиза и комплексообразования.
буферной смеси (NaH2PO4 и Na2HPO4). Рассчитайте рН буферной смеси, состоящей из
равных объемов одинаковых концентраций растворов ее компонентов. Константа
диссоциации H2PO4 (-)
равна 6.22*10(-)8
.
6. Сущность процесса гидролиза солей по катиону. Представьте уравнения гидролиза
солей: хлорида марганца(II), нитрата аммония. При концентрации растворов 0.01М
рассчитайте степень и константу гидролиза.