5. PROTOLYTICKÉ ROVNOVÁHY Nápověda

5.7. Kapacita tlumivých roztoků

Účinnost pufrů je charakterizována hodnotou tlumivé kapacity (pufračního kvocientu). Je definována poměrem přídavku jednosytné silné zásady B, resp. jednosytné silné kyseliny HA k příslušné změně pH pufru (čím většího látkového množství hydroxidu, resp. kyseliny, přidaného do 1 litru pufru, je třeba pro určité zvýšení, resp. snížení pH, tím lepší je pufr):

   resp.      (80)

Při odvozování vztahu tlumivé kapacity kyselého pufru (od slabé kyseliny a konjugované zásady) se vychází z podmínky elektroneutrality

[H3O+] + [B+] = [OH-] + [A-]

Je-li [B+] = cB a cHA = [HA] + [A-], obdrží se po dosazení disociační konstanty za [A-]

Diferenciací vztahu podle [H3O+] se získá rovnice

Protože platí: lze dosazením do předchozí rovnice a úpravou odvodit vztah

   (81)

V této obecné rovnici jsou zahrnuty i tlumivé kapacity silných elektrolytů (silné kyseliny a silné zásady):

   (82)

Pro přibližný výpočet tlumivé kapacity pufrů, vytvořených od slabých kyselin HA, obvykle postačuje poslední člen rovnice (81)

   (83)

nebo vztah odvozený z rovnovážných koncentrací konjugovaného páru:

Diferenciací podle cB:

Jak výše uvedeno:

dosazením dpH za d[H3O+] a úpravou se obdrží

Protože cB = [A-] a , lze snadno odvodit vztah

   (84)

Je-li [H3O+] = KHA, pak [HA] = [A-] = cHA/2 a tlumivá kapacita dosahuje maximální hodnoty. Vztah pro βmax lze odvodit z rovnic (82) nebo (83)

   (85)

Z (84) tedy vyplývá, že např. přídavek látkového množství 0,058cHA molu silné zásady nebo silné kyseliny do 1 litru pufru změní pH o 0,1 jednotky pH, neboť platí:

Vzhledem k poklesu aktivitních koeficientů při zvyšování látkové koncentrace elektrolytů lze prakticky dosáhnout nejvyšší hodnoty βmax ≈ 0,2.

Analogické vztahy lze odvodit pro tlumivou kapacitu směsí slabých zásad a konjugovaných kyselin:

   (86)

   (87)

Řešené příklady:

Příklad 5.145 Tabulky
Jaká je tlumivá kapacita 0,01 molárního roztoku kyseliny octové, zneutralizované z 20% přídavkem 0,02M-KOH ? KHAc = 1,75·10–5.
Příklad 5.146 Tabulky
Jaká je tlumivá kapacita směsi 0,01 M-NH4OH a 0,01 M-NH4Cl? KB = 1,76·10–5.
Příklad 5.147 Tabulky
Jaká je tlumivá kapacita 0,01 M-Na2B4O7? Výpočet proveďte s ohledem na iontovou sílu roztoku! pKHA = 9,237.

předcházející strana obsah následující strana