Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Tí Ó Ń Jíròrò Àwọn Ìdáhùn Àfikún
Oògùn ìdènà, tí a sábà máa ń pè ní buffer, jẹ́ ojútùú kan tí ó ń pa pH rẹ̀ mọ́ kódà nígbà tí a bá fi ìwọ̀n díẹ̀ ti acid tàbí ìpìlẹ̀ kún un. Agbára yìí mú kí ojútùú ìdènà ṣe pàtàkì nínú onírúurú ohun èlò ìlò kẹ́míkà, ti ẹ̀dá alààyè, àti ti ilé iṣẹ́. Nínú àpilẹ̀kọ yìí, a ó ṣe àgbéyẹ̀wò díẹ̀ lára àwọn àpẹẹrẹ àti jíròrò ojútùú ìdènà.
Lílóye Àwọn Ìdáhùn Ìpamọ́
Àwọn ojutù buffer sábà máa ń jẹ́ àdàpọ̀ acid aláìlera àti ìpìlẹ̀ conjugate rẹ̀ tàbí ìpìlẹ̀ aláìlera àti acid conjugate rẹ̀. Nígbà tí a bá fi acid tàbí ipilẹ̀ kún àwọn ojutù wọ̀nyí, ìṣesí tí ó yọrí sí ń ran lọ́wọ́ láti pa pH ojutù náà mọ́ láàrín ìwọ̀n pàtó kan. Nínú àyíká ọ̀rọ̀ yìí, pH jẹ́ ìwọ̀n acidity tàbí alkalinity ti ojutù kan.
Iṣẹ́ àti Pàtàkì Àwọn Ìsòwò Àfikún
Awọn solusan buffer ni ipa pataki ni ọpọlọpọ awọn aaye:
1. Biochemistry: Ọpọlọpọ awọn iṣe enzymatic ati ti ara waye ni pH kan pato, nitorinaa awọn ojutu buffer ṣe iranlọwọ ni mimu awọn ipo ti o dara julọ duro.
2. Ilé-iṣẹ́: Nínú àwọn ilé-iṣẹ́ oúnjẹ àti àwọn oníṣòwò oògùn, ìṣàkóso pH tó péye ṣe pàtàkì sí dídára ọjà àti ààbò.
3. Àwọn Ìdánwò Kẹ́míkà: Nínú yàrá ìwádìí, a máa ń lo àwọn omi ìpamọ́ láti ṣàkóso pH nígbà tí a bá ń ṣe àwọn ìyípadà kẹ́míkà.
Báwo ni Àwọn Ìdáhùn Ìpamọ́ Ṣe Ń Ṣiṣẹ́
Àwọn ojutù buffer ń ṣiṣẹ́ lórí ìlànà ìwọ́ntúnwọ́nsí. Fún ojutù kan tí ó ní acid aláìlera \(HA \) àti iyọ̀ ìpìlẹ̀ rẹ̀ \(A^- \), fífi iye díẹ̀ ti acid tàbí ipilẹ̀ kún un yóò fa ìyípadà ìyípadà láìsí ìyípadà ńlá nínú ìṣọ̀kan àwọn ion \(H^+ \) náà.
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò
Láti lóye rẹ̀ síwájú sí i, ẹ jẹ́ kí a ṣe àgbéyẹ̀wò àwọn ìbéèrè àti ìjíròrò díẹ̀ nípa àwọn ìdáhùn ìpamọ́.
Ìbéèrè 1: Ṣíṣírò pH ti Oògùn Àfikún Àsìdì kan
Ìbéèrè:
A ṣe ojutu buffer nípa dída 0,1 mol ti acetic acid (CH₃COOH) pọ̀ mọ́ 0,1 mol ti sodium acetate (CH₃COONa) nínú lítà 1 ti ojutu. Ìyípadà ìpínyà ti acetic acid (\( K_a \)) jẹ́ \( 1,8 \times 10^{-5} \). Ṣírò pH ti ojutu naa.
Ìjíròrò:
Oògùn ìpamọ́ yìí ní ásíìdì aláìlera (CH₃COOH) àti ìpìlẹ̀ conjugate rẹ̀ (CH₃COO⁻). A lè lo ìlànà Henderson-Hasselbalch láti ṣírò pH ti omi ìpamọ́ náà:
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
Dimana:
\[ \text{p}K_a = -\log (K_a) \]
\[ \text{p}K_a = -\log (1,8 \times 10^{-5}) \]
\[ \text{p}K_a \approx 4,74 \]
Nítorí pé ìṣọ̀kan \( [A^-] \) àti \( [HA] \) jẹ́ ọ̀kan náà (0,1 M):
\[ \text{pH} = 4,74 + \log \left( \frac{[0,1]}{[0,1]} \right) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + \log(1) \]
\[ \text{pH} = 4,74 \]
Nitorinaa, pH ti ojutu buffer jẹ 4,74.
Ìbéèrè 2: Fífi Ásídì kún Oògùn Ààbò
Ìbéèrè:
Kí ni ìyípadà nínú pH tí a bá fi 0,01 mol ti HCl kún lítà kan ti omi ìfàmọ́ra láti Ìbéèrè 1?
Ìjíròrò:
Tí a bá fi HCl kún un, èyí yóò mú kí ìṣọ̀kan \(H^+ \) nínú omi náà pọ̀ sí i. Ìhùwàpadà tí ó bá wáyé ni:
\[ \text{H}^+ + \text{CH}_3\text{COO}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH} \]
A nílò láti ṣírò iye àwọn moles ti \( H^+ \) àti bí ó ṣe ní ipa lórí ìfọkànsí \( \text{CH}_3\text{COOH} \) àti \( \text{CH}_3\text{COO}^- \).
Ni ibẹrẹ:
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \, \text{mol} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COOH}] = 0,1 \, \text{mol} \]
Lẹ́yìn fífi 0,01 mol ti HCl kún un:
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 – 0,01 = 0,09 \, \text{mol} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COOH}] = 0,1 + 0,01 = 0,11 \, \text{mol} \]
Lo idogba Henderson-Hasselbalch lati ṣe iṣiro pH tuntun:
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + \log \left( \frac{0,09}{0,11} \right) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + \log(0,818) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + (-0,088) \]
\[ \text{pH} = 4,65 \]
Nítorí náà, pH ti ojutu buffer lẹhin fifi HCl kun yipada lati 4,74 si 4,65.
Ìbéèrè 3: Fífi Ìpìlẹ̀ kún Ojútùú Buffer
Ìbéèrè:
Kí ni ìyípadà nínú pH tí a bá fi 0,01 mol ti NaOH kún lítà kan ti omi ìfàmọ́ra láti Ìbéèrè 1?
Ìjíròrò:
Tí a bá fi NaOH kún un, OH⁻ láti inú NaOH yóò dín ìṣọ̀kan H⁺ nínú omi náà kù. Ìhùwàpadà tí ó bá ṣẹlẹ̀:
\[ \text{OH}^- + \text{CH}_3\text{COOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O} \]
Ni ibẹrẹ:
\[ [\text{CH}_3\text{COOH}] = 0,1 \, \text{mol} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 \, \text{mol} \]
Lẹ́yìn tí a bá fi 0,01 mol ti NaOH kún un:
\[ [\text{CH}_3\text{COOH}] = 0,1 – 0,01 = 0,09 \, \text{mol} \]
\[ [\text{CH}_3\text{COO}^-] = 0,1 + 0,01 = 0,11 \, \text{mol} \]
Lo idogba Henderson-Hasselbalch lati ṣe iṣiro pH tuntun:
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + \log \left( \frac{0,11}{0,09} \right) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + \log(1,222) \]
\[ \text{pH} = 4,74 + 0,087 \]
\[ \text{pH} = 4,83 \]
Nítorí náà, pH ti ojutu buffer lẹhin fifi NaOH kun yipada lati 4,74 si 4,83.
Ìbéèrè 4: Pípín Àkójọpọ̀ Buffer pẹ̀lú pH kan pàtó
Ìbéèrè:
Láti ṣe omi ìfọ́mọ́ra pẹ̀lú pH 5,0 ní lítà kan nípa lílo acetic acid (CH₃COOH) àti sodium acetate (CH₃COONa), iye moles mélòó ni a nílò nínú èròjà kọ̀ọ̀kan? \(K_a \) ti acetic acid ni \(1,8 \times 10^{-5} \).
Ìjíròrò:
Lo idogba Henderson-Hasselbalch:
\[ \text{pH} = \text{p}K_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right) \]
Àkọ́kọ́, ṣe ìṣirò pKₐ:
\[ \text{p}K_a = -\log (1,8 \times 10^{-5}) \]
\[ \text{p}K_a \approx 4,74 \]
Lẹhinna, tẹ iye pH ti o fẹ sii:
\[ 5,0 = 4,74 + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \ọtun) \]
\[ 0,26 = \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \ọtun) \]
Lilo awọn ohun-ini ti logarithms:
\[ \frac{[A^-]}{[HA]} = 10^{0,26} \]
\[ \frac{[A^-]}{[HA]} \approx 1,82 \]
Èyí túmọ̀ sí wípé fún gbogbo mole CH₃COOH kan, a nílò mole CH₃COONa 1,82. Fún ìpíndọ́gba yìí nínú lítà 1:
Fún àpẹẹrẹ, ẹ jẹ́ kí a sọ pé CH₃COOH = x mol, nítorí náà CH₃COONa = 1,82x mol. Àròpọ̀ ìwọ̀n náà jẹ́ (x + 1.82x) = 2,82x mol, níwọ̀n ìgbà tí a ń ṣe lítà kan ti buffer, nígbà náà:
\[ x + 1.82x = 1 \]
\[ 2.82x = 1 \]
\[ x = \frac{1}{2.82} \approx 0.355 \]
Nitorinaa, akopọ ti a beere:
– CH₃COOH: 0,355 mol
– CH₃COONa: 1,82 0,355 ≈ 0,646 mol
Nítorí náà, a nílò 0,355 mol ti acetic acid àti 0,646 mol ti sodium acetate láti ṣe lítà kan ti omi buffer pẹlu pH 5,0.
Àpilẹ̀kọ yìí gbé onírúurú àpẹẹrẹ ìṣòro tó ní í ṣe pẹ̀lú àwọn ojútùú sí àfikún àti àwọn ìjíròrò wọn kalẹ̀ láti fúnni ní òye tó jinlẹ̀ nípa èrò yìí. A nírètí pé ìwífún yìí yóò wúlò fún mímọ bí àwọn ojútùú sí àfikún ṣe ń ṣiṣẹ́ àti bí wọ́n ṣe ń lò ó ní onírúurú ipò.
