Pufry a titrace
Přihlásit se
Pufry a titrace (4/17) · 7:50

Vztah mezi pH a pKa u pufrů Jak lze z Hendersonovy-Hasselbalchovy rovnice odvodit závislost poměru koncentrací kyseliny a její konjugované zásady na vztahu mezi pH a pKa pro daný pufr.

Navazuje na Kyseliny a zásady.
Povíme si něco o vztahu mezi pH a pKa a pufrech. Konkrétně se tímto budeme zabývat z hlediska Henderson-Hasselbalchovy rovnice. Ale než půjdeme k Henderson-Hasselbalchově rovnici, kterou jste asi již viděli. Pokud ne, vysvětlujeme a odvozujeme ji v jiných videích, Nyní si zopakujme, co přesně je pufr. Pufr je něco, co obsahuje vodný roztok. Je to něco, co obsahuje slabou kyselinu, kterou obecně zapisujeme HA, a také obsahuje v rovnováze konjugovanou zásadu naší kyseliny, takže A–. Toto je zápis rovnice rozkladu kyseliny HA a protože je v rovnováze můžeme napsat výraz nazvaný Ka, který je rovnovážnou konstantou pro tuto rovnici. A speciální název má, protože vyjadřuje také disociační konstantu kyseliny. Ka se rovná [H3O+] krát [A–] lomeno koncentrací [HA], a nezapočítáváme vodu, protože je čistá látka, takže předpokládáme, že koncentrace je vždy 1. Na základě tohoto výrazu pro Ka jsme v samostatném videu odvodili Henderson-Hasselbalchovu rovnici. Takže Henderson-Hasselbalchova rovnice říká, že je pH je rovno pKa plus logaritmus [A–] lomeno [HA]. HA je naše slabá kyselina a A– je její konjugovaná zásada. A jak můžete vidět tady, kyselina a její konjugovaná zásada se liší jen tím, že kyselina má H navíc. Můžeme upravit Henderson-Hasselbalchovu rovnici, abychom získali různé druhy informací. Často se setkáte s úkolem, ve kterém se vás pro nějaký pufr, však víte, zeptají se jaké je jeho pH? To znamená, že asi znáte hodnotu pKa a znáte koncentraci [A–] a [HA]. Další věc, kterou odvodíte Henderson-Hasselbalchovou rovnicí je i vztah mezi [A-] a [HA], což můžete taky chtít vědět. Často jen potřebujete vědět, co je ve vašem roztoku, podle toho, co s ním chcete dělat. Pokud k němu chcete něco přidat, třeba kyselina, nebo zásadu. Chcete vědět, co se stane. Henderson-Hasselbalcha rovnice vám jednoduše a rychle pomůže. Nyní přepíšeme rovnici tak, abychom si vyjádřili tento poměr, který nás zajímá. Takže odečteme pKa z obou stran rovnice, to nám dá logaritmus [A–] lomeno [HA]. A nevím jak vy, ale občas mi, no (smích), některé logaritmy hned nedojdou. Proto se logaritmu zbavím vyjádřením obou stran jako mocnin 10. To nám dá 10 na (pH – pKa) se rovná [A–] lomeno [HA]. Co nám tohle řekne? Nevypadá to, že něco nového, ale opak je pravdou. Ukazuje nám, jaký je vztah mezi koncentrací [A–] a [HA]. Říká, že tyto dvě věci jsou závislé na hodnotách na pH a pKa. Z toho můžeme odvodit další závislosti. Vztah mezi pH versus pKa nám říká o vztahu [A–] lomeno [HA], které jsou v poměru, a to zase můžeme porovnat s hodnotami relativní koncentrace [HA] versus [A]. Pojďme se zaměřit na možné případy pro tyto tři vztahy. Začneme tou nejjednodušší možností a tou je rovnost mezi pH a pKa. Když je pH rovno pKa, umocníme 10 na nultou. Cokoliv na nultou se rovná 1. Což znamená, že i tento poměr je 1. A pokud je [A–] lomeno [HA] rovno jedné, znamená to, že mají stejnou koncetraci. Zapomněla jsem tady minus. Toto je velmi užitečná věc k zapamatování. Pokud máte pufr a pH vašeho roztoku je rovno pKa vašeho pufru, hned víte, že koncetrace vaší kyseliny a konjugované zásady je stejná. S tímto se často setkáte nejenom u samotných pufrů, ale i při titracích. Okamžik při titraci, kdy je [HA] rovno [A–], se nazývá bod poloviční ekvivalence. Bod poloviční ekvivalence. Pokud jste se zatím neučili o pufrech, nevadí. Teda, myslím o titracích, to je naprosto v pořádku. Ignorujte, co jsem teď řekla. Ale pokud ano, poučení je takové, že toto je velmi důležitý vztah, který se vyplatí znát. K tomu jsem řekla opravdu hodně. Jsou dvě další možnosti pro pH a pKa. Můžeme mít pH větší než pKa vašeho pufru a nebo pH menší než pKa vašeho pufru. Pokud je vaše pH větší než vaše pKa, tak tento výraz 10 na (pH – pKa) bude kladný. A pokud mocníte 10 na kladný exponent, 10 na kladný exponent, dostanete poměr větší než jedna. Takže pokud je náš poměr [A–] lomeno [HA] větší než jedna, víme, že čitatel [A–] je větší než jmenovatel [HA]. Takže pokud znáte pH a víte, že je větší než pKa vašeho pufru, pKa kyseliny v pufru, abych byla konkrétní, tak hned víte, že máte víc konjugované zásady než vaší kyseliny. V případě, kdy je pH menší než pKa, umocňujeme 10 na záporný koeficient, protože odečítáme větší číslo od menšího. To znamená, že náš poměr [A–] lomeno [HA] je menší než 1. Jmenovatel [HA] je tedy… Je větší než čitatel [A–]. Abych si to shrnuli, když se podíváme na Henderson-Hasselbalchovu rovnici, ze vztahu mezi pH a pKa, v závislosti na tom, jestli jsou si rovny nebo je jedno větší než druhé, hned víme, jaký je vztah mezi naší kyselinou a její konjugovanou zásadou. Jde to velmi snadno odvodit. Zvládli jsme to za pár minut, takže si to nemusíte stále pamatovat. Já si většinou pamatuji, že když se pH rovná pKa, tak mám stejnou koncentraci, a potom pokud si nemůžu vzpomenout, odvodím ten zbytek.
video