16.4: Bir Tampon Çözeltisindeki pH Değişikliklerinin Hesaplanması
Bir tampon, tamponlama kapasitesi güçlü bir asit veya baz eklendikten sonra çözeltinin pH'sında ani bir düşüşü veya artışını önleyebilir; bununla birlikte, güçlü bir asit veya bazın bu şekilde eklenmesi, çözeltide hafif bir pH değişikliği ile sonuçlanır. Küçük pH değişimi, tampon bileşenlerinin konsantrasyonunda ortaya çıkan değişikliğin, yani zayıf asit ve bunun eşlenik bazının veya tersinin belirlenmesiyle hesaplanabilir. Bu stokiyometrik hesaplamalar kullanılarak elde edilen konsantrasyonlar, Henderson-Hasselbalch denklemi veya bir ICE tablosu kullanılarak çözeltinin nihai pH'sını belirlemek için kullanılabilir.
Örneğin, tamponlu bir çözelti 0,65 mol formik asit ve sodyum format içerir. Zayıf asit ve onun eşlenik bazının konsantrasyonu burada aynı olduğundan, çözeltinin pH'sı zayıf asidin pKa'sına eşittir, bu durumda 3,74'tür. Bu çözeltiye 0,05 mol HNO3 eklenirse, formik asit ve sodyum format konsantrasyonunda ortaya çıkan değişiklikler aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi stokiyometrik hesaplamalarla belirlenebilir.
|H+ (aq)||HCOO− (aq)||HCOOH (aq)|
|Eklemeden önce (M)||~0,00 mol||0,65 mol||0,65 mol|
|Ekleme (M)||0,050 mol||-||-|
|Eklemeden sonra (M)||~0,00 mol||0,60 mol||0,70 mol|
Çözeltinin nihai pH'sı daha sonra değişen formik asit ve sodyum format konsantrasyonlarının Henderson-Hasselbalch denklemine eklenmesiyle belirlenebilir.
Böylece 0,05 mol HNO3 ilavesi, çözeltinin pH'sını 3,74'ten 3,67'ye düşürür.
Benzer şekilde, aynı çözeltiye 0,10 mol NaOH eklenirse, formik asit ve sodyum format konsantrasyonunda ortaya çıkan değişiklikler, aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi stokiyometrik hesaplamalarla belirlenebilir.
|OH− (aq)||HCOOH (aq)||HCOO− (aq)||H2O (l)|
|Eklemeden önce (M)||~0,00 mol||0,65 mol||0,65 mol||-|
|Ekleme (M)||0,10 mol||-||-||-|
|Eklemeden sonra (M)||~0,00 mol||0,55 mol||0,75 mol||-|
Çözeltinin nihai pH'sı daha sonra değişen formik asit ve sodyum format konsantrasyonlarının Henderson-Hasselbalch denklemine eklenmesiyle belirlenebilir.
Böylece, 0,10 mol NaOH ilavesi, çözeltinin pH'sını 3,74'ten 3,87'ye yükseltir.