Μετάβαση στο περιεχόμενο
Akademio

Ρυθμιστικά διαλύματα και ογκομέτρηση

Πώς κρατάει σταθερό pH το αίμα σου.

32 λεπτά

Θα μάθεις να

  1. Να αναγνωρίζεις ένα ρυθμιστικό διάλυμα και να εξηγείς τον μηχανισμό δράσης του.
  2. Να υπολογίζεις το pH ρυθμιστικού με την εξίσωση Henderson-Hasselbalch.
  3. Να περιγράφεις μια ογκομέτρηση και να βρίσκεις τον όγκο στο ισοδύναμο σημείο.
  4. Να εξηγείς γιατί το ισοδύναμο σημείο ασθενούς οξέος δεν είναι στο pH 7 και πώς επιλέγεται ο δείκτης.

Διάλυμα που αντιστέκεται

Ρυθμιστικό λέγεται το διάλυμα που κρατάει το pH του σχεδόν σταθερό όταν του προσθέσεις μικρή ποσότητα οξέος ή βάσης — και όταν το αραιώσεις.

Φτιάχνεται με ασθενές οξύ μαζί με τη συζυγή του βάση, σε συγκρίσιμες ποσότητες. Ή, ισοδύναμα, ασθενή βάση με το συζυγές της οξύ.

CH3COOH / CH3COO−,NH3 / NH4+CH_3COOH \ / \ CH_3COO^-, \qquad NH_3 \ / \ NH_4^+

Η εξίσωση Henderson-Hasselbalch

pH=pKa+log⁡[A−][HA]pH = pK_a + \log\frac{[A^-]}{[HA]}

Τρία πράγματα διαβάζονται κατευθείαν από αυτήν:

  • Όταν οι δύο συγκεντρώσεις είναι ίσες, ο λογάριθμος μηδενίζεται και pH=pKapH = pK_a. Εκεί η ρύθμιση είναι ισχυρότερη.
  • Χρειάζεται μόνο η αναλογία, όχι οι απόλυτες τιμές. Γι' αυτό η αραίωση δεν αλλάζει το pH: διαιρεί και τα δύο με τον ίδιο αριθμό.
  • Διαλέγεις ρυθμιστικό με pKapK_a κοντά στο pH που θέλεις. Πιο μακριά από μία μονάδα, η αναλογία γίνεται ακραία και η ικανότητα καταρρέει.

Ογκομέτρηση

Ογκομέτρηση είναι ο προσδιορισμός άγνωστης συγκέντρωσης με προσθήκη γνωστού διαλύματος, σταγόνα σταγόνα, μέχρι την πλήρη αντίδραση.

Στο ισοδύναμο σημείο τα mol είναι στοιχειομετρικά ίσα:

coVo=cbVbc_{o}V_{o} = c_{b}V_{b}

Η καμπύλη, υπολογισμένη σημείο προς σημείο

Ογκομέτρηση 25 mL οξέος 0,1 M με βάση 0,1 M. Σύρε τον όγκο και πρόσεξε πόσο επίπεδη είναι η καμπύλη και πόσο απότομη γίνεται για μία σταγόνα. Άλλαξε σε ασθενές οξύ: το ισοδύναμο σημείο ανεβαίνει πάνω από το 7.

pH τώρα
4,57
Ισοδύναμο σημείο
25 mL
pH στο ισοδύναμο
8,72

Στο ισοδύναμο σημείο μένει η συζυγής βάση, που υδρολύεται: το pH βγαίνει πάνω από 7.

Δείκτες

Ο δείκτης είναι ασθενές οξύ με διαφορετικό χρώμα από τη συζυγή του βάση. Αλλάζει χρώμα σε μια περιοχή δύο περίπου μονάδων pH, γύρω από το δικό του pKapK_a.

ΔείκτηςΠεριοχή αλλαγήςΠού ταιριάζει
Ηλιανθίνη3,13{,}1 ως 4,44{,}4ασθενής βάση με ισχυρό οξύ
Βρωμοθυμόλης6,06{,}0 ως 7,67{,}6ισχυρό με ισχυρό
Φαινολοφθαλεΐνη8,38{,}3 ως 10,010{,}0ασθενές οξύ με ισχυρή βάση

Λυμένα παραδείγματα

Παράδειγμα 1

Ρυθμιστικό περιέχει 0,10{,}1 M CH3COOHCH_3COOH και 0,10{,}1 M CH3COONaCH_3COONa, με pKa=4,75pK_a = 4{,}75. Βρες το pH.

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 2

Ίδιο οξύ, αλλά με 0,20{,}2 M άλας και 0,10{,}1 M οξύ. Τι αλλάζει;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 3

Ογκομετρούνται 2525 mL HClHCl άγνωστης συγκέντρωσης με NaOHNaOH 0,10{,}1 M. Χρειάστηκαν 2020 mL. Βρες τη συγκέντρωση.

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Παράδειγμα 4

Γιατί η ογκομέτρηση ξιδιού με NaOHNaOH χρειάζεται φαινολοφθαλεΐνη και όχι ηλιανθίνη;

Δοκίμασέ το πρώτα. Μετά δες τη λύση.

Ασκήσεις

Από την πιο απλή στην πιο δύσκολη. Κρυμμένη είναι μόνο η απάντηση — ο δρόμος ως εκεί είναι δική σου δουλειά.

ΒασικήΆσκηση 1 από 4

Από τι αποτελείται ένα ρυθμιστικό διάλυμα;

Τεστ

Δεν μετράει βαθμός — μετράει να δεις τι κατάλαβες. Προσπέρασε όποια θες και γύρνα πίσω όποτε θες.

Ερώτηση 1 από 8

Ποιο από τα παρακάτω είναι ρυθμιστικό διάλυμα;

Τα κατάφερες;

  • Να αναγνωρίζεις ένα ρυθμιστικό διάλυμα και να εξηγείς τον μηχανισμό δράσης του.
  • Να υπολογίζεις το pH ρυθμιστικού με την εξίσωση Henderson-Hasselbalch.
  • Να περιγράφεις μια ογκομέτρηση και να βρίσκεις τον όγκο στο ισοδύναμο σημείο.
  • Να εξηγείς γιατί το ισοδύναμο σημείο ασθενούς οξέος δεν είναι στο pH 7 και πώς επιλέγεται ο δείκτης.

Κάνε το τεστ πιο πάνω και θα δεις εδώ πού στέκεσαι.