تشخیص گونه غالب در بافر اسیدی با مقایسه نسبت‌ها
تشخیص گونه غالب در بافر اسیدی با مقایسه مقدار اسید ضعیف و باز مزدوج انجام می‌شود: هرکدام غلظت یا مول بیشتری داشته باشد، گونه غالب همان است؛ اگر نسبت‌ها داده شوند، بدون محاسبه pH نیز می‌توان پاسخ را پیدا کرد.
تشخیص گونه غالب در بافر اسیدی؛ از کجا شروع کنیم؟
در بافر اسیدی، یک اسید ضعیف مانند HA در کنار باز مزدوج آن، A−، حضور دارد. برای تشخیص گونه غالب ابتدا فرمول هر دو گونه را از صورت سؤال جدا کنید، سپس مقدار واقعی آن‌ها را پس از اختلاط و واکنش احتمالی مقایسه کنید. چون هر دو گونه در یک محلول نهایی قرار دارند، حجم نهایی مشترک است و مقایسه مول‌های نهایی همان نتیجه مقایسه غلظت‌ها را می‌دهد. نسبت اسید به باز مزدوج برای تعیین جهت تغییر pH مهم است، اما به‌تنهایی جای محاسبه واکنش با اسید یا باز قوی را نمی‌گیرد.
روش گام‌به‌گام
- دو گونه تشکیل‌دهنده بافر را بنویسید: اسید ضعیف HA و باز مزدوج A−؛ یون تماشاگر یا نمکی را با A− اشتباه نگیرید.
- اگر اسید یا باز قوی به مخلوط افزوده شده است، ابتدا واکنش کامل را انجام دهید؛ باز قوی از HA مصرف می‌کند و اسید قوی A− را مصرف می‌کند.
- مول نهایی HA و A− را پس از واکنش محاسبه کنید؛ در واکنش یک‌به‌یک، مقدار مصرف‌شده را از گونه واکنش‌دهنده کم و به گونه دیگر اضافه کنید.
- پس از پایان واکنش، مول‌های نهایی HA و A− را مقایسه کنید؛ چون هر دو در یک حجم نهایی مشترک‌اند، گونه دارای مول بیشتر غلظت بیشتری نیز دارد.
- دو مقدار نهایی را مقایسه کنید؛ مقدار بزرگ‌تر گونه غالب است و نسبت بزرگ‌تر HA به A− نشان می‌دهد بافر به سمت اسیدی‌تر شدن متمایل است.
- اگر سؤال pH را هم خواست، پس از تعیین نسبت نهایی از رابطه pH=pKa+log([A−]/[HA]) استفاده کنید و جهت تغییر را با نسبت کنترل کنید.
در ۱۰۰ میلی‌لیتر محلولی، ۰٫۳۰ مول HA و ۰٫۲۰ مول NaA وجود دارد. سپس ۰٫۰۵ مول NaOH افزوده می‌شود. NaOH به همان مقدار از HA مصرف می‌کند؛ بنابراین HA نهایی ۰٫۲۵ مول و A− نهایی ۰٫۲۵ مول است. چون حجم نهایی برای هر دو یکسان است، دو گونه مقدار برابر دارند و هیچ‌کدام گونه غالب نیست. نسبت [A−]/[HA] نیز برابر ۱ می‌شود.
چطور این مبحث را مرور کنیم؟
برای مرور این مبحث، یک جدول دو ستونی بسازید و برای هر سؤال مقدار اولیه HA و A−، ماده افزوده‌شده، مقدار واکنش‌کرده و مقدار نهایی هر دو گونه را ثبت کنید. در مثال حاضر، کنترل اصلی این است که ۰٫۰۵ مول NaOH هم از HA کم شده و هم به A− افزوده شده باشد؛ بنابراین جمع مول دو گونه ثابت می‌ماند.
رایج‌ترین خطا این است که مقدار اولیه نمک را مستقیماً با مقدار اولیه اسید مقایسه کنیم و واکنش با اسید یا باز قوی را نادیده بگیریم. خطای دیگر، مقایسه غلظت‌های اولیه دو محلول پیش از درنظرگرفتن حجم‌های مخلوط‌شده و محاسبه مول‌های نهایی است.
جمع‌بندی
برای تشخیص گونه غالب در بافر اسیدی، ابتدا واکنش‌های کامل را اعمال کنید، سپس مقدار نهایی HA و A− را در یک مبنای مشترک مقایسه کنید. برابر بودن مقدارها یعنی هیچ گونه‌ای غالب نیست؛ بزرگ‌تر بودن یکی از آن‌ها، گونه غالب و جهت تغییر اسیدی یا بازی محلول را مشخص می‌کند.
مطالعه مطلب آموزشی مرتبط ←