pHの設定における緩衝能の最適なCの値とは？
- 大学院入試問題で出題される物理化学の問題として、pHの設定における緩衝能の最適なCの値を求める方法について考えます。
- 弱酸とその塩を同じ濃度Cmol/Lで溶かした緩衝液を使い、濃度0.01mol/LのNaOHが混入してもpH変動が0.05以内に納まるような条件を満たすCの値を求める必要があります。
- 式に持っていくために、RH + H2O → R^- + H3O^+の反応から求まるKa=Cを利用して計算を進めます。NaOH添加後のpHが12になることから、[H^+]が10^-12となります。この情報を利用して、最適なCの値を求めることができます。
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大学院入試問題(物理化学)
pHの設定には、ある弱酸とその塩を同じ濃度CmolL^-1 で溶かした緩衝液をつかう。NaOHが濃度0.01molL^-1で混入してもpH変動が0.05以内に納まるような緩衝能としたいとき、Cの値はどう選べばよいか。 RH → R^- + H^+ C ほぼ0 ほぼ0 RM → R^- + H^+ ほぼ0 C C RH + H2O → R^- + H3O^+より Ka=C*C/C ∴Ka=C NaOH添加後、[OH^-]=10^-2より[H^+]=10^-12 よってpH=12 |NaOH添加後のpH - NaOH添加後| <= 0.05にもってく？ など、色々考えてみたのですが、うまく式にもっていけません。 助言をお願いいたします。また、良書の物理化学の問題集がございましたら、教えていただきたいです。
- js1985
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この問題を再び考えてみたんですけど、緩衝液のなかに、０，０１ＭになるようにＮａＯＨをくわえたという解釈ならば、つぎのような近似ができます。 log((c＋０．０１）÷（ｃ－0.01）） ＜ ０．０５ これを解くと C ＞ ０．１７３・・・ したがって、弱酸とその塩を０．１８Mにすればよい。 という答えになります。
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- kittenandcat
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この問題を考えてみたのですが、ある弱酸とその塩を溶かした溶液が何ｍLあるのか、また水酸化ナトリウム溶液を何ｍL加えているのかがわからないと、答えが出ないような気がします。 私はここまで考えました。 最初、水酸化ナトリウムを加える前の緩衝液の体積をAｍLとする。 弱酸をHAとする。加えた水酸化ナトリウムの体積をBｍLとする。 緩衝液は、Henderson Hasselbalchの式により ｐH＝ｐKa ＋ log(〔A－〕／〔HA〕） となる。この中に水酸化ナトリウムを加えると、 HA ＋ NaOH → H2O ＋ NaA が起こる。したがって、上の式は ｐH ＝ｐKa＋log（（〔A－〕＋〔NaOH〕）／（〔HA〕－〔NaOH〕）） となる。したがって、 pH ＝pka ＋log( (CA＋0,01B)／（CA－0,01B）） となる。最初の緩衝液のｐHはpkaの値より、ｐHの変動が0.05以下になるためには、ｐHがpka－0,05以上、ｐKa＋0,05以下の範囲にはいればよい。 したがって、（（CA＋0.01B）／（CA－0.01B））が１０~(－0.05)以上、１０~(0.05)以下の範囲に入ればよい。 知識のある方、教えてください。
お礼
なるほど そうなんですよね、体積がわからないと・・・
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