クエン酸緩衝液の理論計算

質問

0.1Mクエン酸ナトリウム緩衝液（pH 4.0）を作っています。

クエン酸一水和物とクエン酸三ナトリウム二水和物使って、理論値を求めたいのですが、Henderson-Hasselbalch式への当てはめ方がわかりません。ちなみにクエン酸のpKa=3.13、4.76、6.40です。

どなたか教えてください。お願いします。

回答No.4

c80s3xxx · ベストアンサー

pH4 の緩衝液を作るのだから，クエン酸についてはpKa2 が重要．あとは，まあ，とりあえずはどうでもよい．
ということは，Henderson-Hasselbalch 式の Ca とはクエン酸1Na であり，Cb とはクエン酸2Na である．
#4 の計算をそのまま流用すると，クエン酸1Na 85 mmol/L にクエン酸2Naが15 mmol/L となればよいことになる．
これと同じ組成になるようにクエン酸とクエン酸3Naを配合すればよい．
この場合の Na+ 濃度は 85+2×15=115 mmol/L で，これが 3Na塩から供給される必要があるから，3Na塩は 38mmol/L，残りをクエン酸にすればいいのでこっちは62 mmol/L ってところか．
#4 より 3Na塩が増える分 pH が高くなるはずだから，まあもっともらしいのでは?

お礼

ありがとうございます！

教えて頂いた計算で調製すると、だいたいｐＨ４の溶液を作ることができました。こういうことだったのですね。

すっきりしました。

回答No.3

sanasha

緩衝機能を十分発揮させるには目的のｐＫａ±１くらいの弱酸を選択します。この場合はｐＫａ＝４．７６を使うといいでしょう。

ＰＨ＝４＝ｐＫａーＬｏｇ(Ｃａ／Ｃｂ)　

４＝４．７６－Ｌｏｇ(Ｃａ／Ｃｂ)　

Ｌｏｇ(Ｃａ／Ｃｂ)　＝　０．７６

Ｃａ／Ｃｂ　＝５．７５

故にＣａ：Ｃｂ＝５．７５：１

合計が０．１Ｍになればいいのだから

クエン酸８５ｍＭ　クエン酸三Ｎａ１５ｍＭ　　くらいかな。　

あくまで理論値なので実際とは多少異なると思いますよ。

お礼

ありがとうございました。

私も、同じ計算をしていましたが、実際に調製してみたところ、ｐHが３くらいになったため、不思議に思いました。本を参考にして作った場合は、４付近になるため、ｐHメーターに問題はないようです。

CO2などで多少振れるものだとは思いますが、他にも色々な要因が関係しているのでしょうか…。

http://www.an.shimadzu.co.jp/support/lib/lctalk/38/38lab.htm
↑こういう比率はどうやって求めているのでしょうか。

回答No.2

sanasha

クエン酸側のｐＫａがわかっているので

ＰＨ＝４＝ｐＫａーＬｏｇ(Ｃａ／Ｃｂ)

からクエン酸とクエン酸ナトリウムのモル比を出して
更に最終モル比が０．１になるように計算すればいいのでないの。

お礼

ありがとうございます。上の式にどの数値を入れれば良いのかわかりません。計算で求めた値では、実測のpHと大きく異なってしまいました。具体的に代入する値を教えてください。

３段階の解離定数の式すべてを掛け合わせて、上の式を導くのでしょうか？それとも、2,3段階目の解離は無視できるものとするのでしょうか？この辺りの計算についてよく分かりません。詳しく教えて頂けますでしょうか。

回答No.1

ht1914

酢酸と酢酸ナトリウムで作る緩衝液の場合は出来るのですか。

お礼

ご回答ありがとうございます。これは計算できました。pHメーターで計っても、同じくらいの値になりました。クエン酸の場合は、式に当てはめるpKaとモル濃度をどれにすればいいかが分かりません。