Hvernig á að búa til stuðpúðalausn
Pendahuluan
Stöðulausn er efnalausn sem viðheldur tiltölulega stöðugu pH-gildi jafnvel þegar lítið magn af sýru eða basa er bætt við. Stöðulausnir eru nauðsynlegar á ýmsum sviðum, þar á meðal lífefnafræði, lyfjafræði og rannsóknarstofum. Þessi grein fjallar um hvernig á að búa til stöðulausn, þar á meðal grunnþekkingu á því hvernig stöðulausnir virka, hvaða íhlutir þarf og hvaða skref þarf að taka.
Að skilja stuðpúðalausnir
Stuðlausn samanstendur af samtengdu sýru-basa pari sem getur tekið í sig H⁺ eða OH⁻ jónir sem bætt er við lausnina og þannig komið í veg fyrir miklar breytingar á pH. Það eru tvær megingerðir af stuðlausnum:
1. Buffer Asam: Terbuat dari asam lemah dan garamnya (yang mengandung basa konjugasinya). Contohnya adalah campuran asam asetat (CH₃COOH) dan natrium asetat (CH₃COONa).
2. Buffer Basa: Terbuat dari basa lemah dan garamnya (yang mengandung asam konjugasinya). Contohnya adalah campuran amonia (NH₃) dan amonium klorida (NH₄Cl).
Hugtakið pH og línulega stuðpúðajöfnun Hofstadterawe
Hægt er að reikna út pH-gildi stuðpúðalausnar með Henderson-Hasselbalch jöfnunni:
[pH = pK a + log([Samtengdur basi]}{[Sýra])]
Hvar:
– \(\text{pH}\) er sýrustig lausnarinnar.
– \(\text{pK}_a\) er sýrusundrunarstuðullinn fyrir þá sýru sem notuð er.
– \([\text{Samtengdur basi}]\) er styrkur samtengda basans.
– \([\text{Sýra}]\) er styrkur sýrunnar.
Íhlutir sem þarf til að búa til stuðpúðalausn
1. Asam Lemah/Basa Lemah: Pilih asam atau basa lemah yang memiliki \(\text{pK}_a\) yang mendekati pH yang diinginkan.
2. Garam Basa/Asam Konjugasi: Pilih garam asam atau basa konjugasi yang sesuai untuk menciptakan sistem buffer.
3. Larutan Standar: Sebuah larutan standar dapat membantu untuk pemencucian atau pemantapan dari pH buffer.
Skref til að búa til stuðpúðalausn
1. Ákvarðið æskilegt pH gildi
Tentukan pH yang diinginkan untuk buffer. Misalnya, jika Anda memerlukan buffer dengan pH 7,0, Anda dapat menggunakan sistem asam lemah dan basa konjugasinya yang memiliki (text{pK}_a) mendekati nilai ini.
2. Veldu rétta biðminnikerfið
Veldu sýru-basa parið sem á að nota. Til dæmis eru ediksýra (\(\text{pK}_a = 4.76\)) og natríumasetat notuð fyrir asetatlausnina, en ammóníak (\(\text{pK}_b\) fyrir NH₃ er 4.75) og ammóníumklóríð eru notuð fyrir ammóníaklausnina.
3. Hitung Proporsi Asam dan Basa Konjugasi
Notið Henderson-Hasselbalch jöfnuna til að reikna út nauðsynlegt hlutfall sýru og samtengds basa. Til dæmis, til að búa til stuðpúða með pH 7 með fosfórsýru (\(\text{pK}_a2 = 7.2\)), verður jafnan:
[7.0 = 7.2 + \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) \]
Svo,
[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = 7.0 – 7.2 \]
[ \log \left( \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} \right) = -0.2 \]
\[ \frac{[HPO_4^{2-}]}{[H_2PO_4^{-}]} = 10^{-0.2} \u.þ.b. 0.63 \]
Þú þarft því 0.63 mól af samtengda basanum (HPO4^2-) fyrir hvert mól af sýrunni (H2PO4^-).
4. Útbúið lausn af samtengdri sýru og basa
Vertu tilbúinn larutan stok asam dan basa konjugasi dalam konsentrasi yang diketahui. Misalnya, jika Anda membuat larutan 1 L buffer, Anda memerlukan larutan asam dan basa yang dihitung berdasarkan langkah sebelumnya.
5. Blandið lausninni
Blandið sýru- og samtengdum basalausnum saman í útreiknuðum hlutföllum. Til að tryggja rétt pH skal hræra blönduna vel og mæla pH með kvörðuðum pH-mæli.
6. Stilltu pH-gildið ef þörf krefur
Ef pH gildi stuðpúðalausnar er ekki eins og óskað er eftir er hægt að stilla það með því að bæta við litlu magni af sterkri sýru (t.d. HCl) eða sterkum basa (t.d. NaOH) þar til æskilegu pH gildi er náð. Hins vegar verður að gæta þess að skemma ekki stuðpúðakerfið með því að bæta við of mikilli sýru eða basa.
7. Kjörmannatrygging
Þegar sýrustigið er rétt skal bæta afjónuðu vatni við að óskaðri rúmmáli, til dæmis 1 lítra ef verið er að útbúa 1 lítra af stuðpúða.
Hagnýtt dæmi um gerð stuðpúðalausnar
Dæmi 1: Fosfatlausn (pH 7,0)
Til að búa til 1 lítra af fosfatlausn með pH 7,0:
– Bahan yang diperlukan :
– 0,1 M Na₂HPO₄ (natríumhýdrógenfosfat)
– 0,1 M NaH₂PO₄ (natríumdíhýdrógenfosfat)
– Langkah-langkah :
1. Reiknið hlutfallið með því að nota Henderson-Hasselbalch jöfnuna eins og í skrefunum hér að ofan.
2. Blandið 0,63 mólum (63 ml) af Na₂HPO₄ saman við 1 mól (100 ml) af NaH₂PO₄.
3. Eftir blöndun skal mæla pH-gildið og stilla ef þörf krefur.
4. Bætið vatni út í þar til það nær einum lítra.
Dæmi 2: Asetatlausn (pH 4.76)
Til að búa til 500 ml af asetatlausn með pH 4.76:
– Bahan yang diperlukan :
– 0.1 M ediksýra (CH₃COOH)
– 0.1 M natríumasetat (CH₃COONa)
– Langkah-langkah :
1. Blandið 0.5 mólum af ediksýru saman við 0.5 mól af natríumasetati.
2. Mælið pH-gildið og stillið ef þörf krefur.
3. Bætið vatni út í þar til það nær 500 ml rúmmáli.
Niðurstaða
Að búa til stuðlausnir krefst grundvallarskilnings á sýru-basa efnafræði og hæfni til að framkvæma útreikninga með Henderson-Hasselbalch jöfnunni. Með kerfisbundnum skrefum er hægt að búa til stuðlausnir sem viðhalda stöðugu pH gildi við fjölbreyttar tilraunaaðstæður. Með endurtekinni æfingu verður þú færari í að búa til stuðlausnir sem eru sniðnar að þínum þörfum.
