Solo puede hacer una solución tampón a partir de la primera y la tercera. El ácido / base debe ser débil , que se mezcla junto con su base / ácido conjugado. Entonces, si tuviera que hacer una solución tampón de ácido metanoico / metanoato, preferiblemente usaría metanoato de sodio y HCO [matemáticas] _2 [/ matemáticas] H. El ácido débil en sí mismo está en equilibrio como:
HCO [matemática] _2 [/ matemática] H (aq) [matemática] \ rightleftharpoons [/ matemática] H [matemática] ^ + [/ matemática] (aq) + HCO [matemática] _2 ^ – [/ matemática] (aq)
Ahora, cuando agregamos la sal, se ioniza en:
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HCO [math] _2 [/ math] Na (aq) [math] \ rightarrow [/ math] HCOO [math] ^ – [/ math] (aq) + Na [math] ^ + [/ math] (aq)
Estos iones de metanoato adicionales empujan el primer equilibrio hacia atrás, por lo que tiene mucho ácido metanoico sindicalizado. Sin embargo, el ion metanoato también está presente en abundancia debido a la contribución de la sal.
El principio detrás del búfer es que, cuando agrega un poco de H [matemáticas] ^ + [/ matemáticas] (aq), el equilibrio se desplaza hacia atrás para formar más HCO [matemáticas] _2 [/ matemáticas] H (aq). Cuando agrega base, el equilibrio se desplaza hacia adelante para crear más HCO [math] _2 ^ – [/ math]. Dado que ambos están en grandes cantidades, el cambio de equilibrio hace que la cantidad de cambio sea insignificante, por lo tanto, resiste un cambio de pH.
Ahora, para crear la solución tampón real, necesita los equipos necesarios (por supuesto). Lo ideal sería mantener el pH en algún momento y variar la cantidad de sal / ácido utilizada. Para eso, hay una ecuación simple para ayudarte:
pH = pK [matemática] _ {\ text {a}} [/ matemática] + log [matemática] _ {10} (\ frac {[\ text {salt}]} {[\ text {acid}]}) [ /matemáticas]
Por ejemplo, si quisiera que mi tampón de ácido metanoico / metanoato tuviera un pH de 5.50 (pK [matemáticas] _ {\ text {a}} [/ matemáticas] de ácido metanoico es 3.77):
5.50 = 3.77 + log [math] _ {10} (\ frac {[\ text {salt}]} {[\ text {acid}]}) [/ math]
1.77 = log [math] _ {10} (\ frac {[\ text {salt}]} {[\ text {acid}]}) [/ math]
53.70 = [matemáticas] \ frac {[\ text {sal}]} {[\ text {ácido}]} [/ matemáticas]
La proporción de su concentración es de alrededor de 53.70, lo que significa que por cada 1 parte de ácido debería haber 53.7 partes de sal. Si la concentración de ácido es 0.100 mol dm [matemática] ^ {- 3} [/ matemática], entonces la concentración de sal debe ser 5.37 mol dm [matemática] ^ {- 3} [/ matemática]. Si el volumen de la solución es de 100.0 cm [matemática] ^ 3 [/ matemática], entonces la cantidad de sal que debe poner ronda los 44.0 g.
Lo anterior puede parecer sorprendente cómo entra tanta sal, pero recuerde que he mantenido el pH en mi cálculo ridículamente alto para este tampón. Si permitiera que fuera alrededor de 3.00 mientras mantenía las condiciones, entonces en la cantidad de sal vendría alrededor de 0.14 g.
Para sales básicas y bases débiles, reemplace el pH, pKa y [ácido] con pOH, pK [matemática] _ {\ text {b}} [/ matemática] y [base] respectivamente.
