大学院入試問題(物理化学)

質問

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。

回答No.2

kittenandcat · ベストアンサー

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。

お礼

お返事ありがとうございます

その式の意味がまだ理解できていないので、勉強します

貴重な助言ありがとうございます！

回答No.1

kittenandcat

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・・・