pH 7.00인 0.100 M 탄산 완충용액 1 L 만들기

pH 7.00인 0.100 M 탄산 완충용액 1 L 만들기

 

 

다양성자산인 탄산의 해리상수는 다음과 같다.

H2CO3 ⇌ H^+ + HCO3^- ... pKa1 = 6.40

HCO3^- ⇌ H^+ + CO3^2- ... pKa2 = 10.20

 

pH 7.00인 0.100 M 탄산 완충용액을 만들려면

H2CO3, NaHCO3, Na2CO3를 각각 몇 g씩 물에 녹여

부피를 1 L로 만들어야 할까?

H2CO3, NaHCO3, Na2CO3의 몰질량은

각각 62.03, 84.01, 105.99이다.

 

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pH = pKa ± 1 이므로,

( 설명 https://ywpop.tistory.com/7181 )

 

다음 평형에 나오는 물질을 사용한다.

H2CO3 ⇌ H^+ + HCO3^- ... pKa1 = 6.40

 

 

 

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

( 식 설명 https://ywpop.tistory.com/1926 )

 

7.00 = 6.40 + log([짝염기]/[약산])

log([짝염기]/[약산]) = 7.00 – 6.40 = 0.6

[짝염기]/[약산] = 10^(0.6) = 3.981

---> [약산] : [짝염기] = 1 : 3.981 비로 혼합.

 

 

 

[약산] + [짝염기] = 0.100 M 이므로,

약산의 몰농도를 x라 두면,

[약산] : [짝염기] = 1 : 3.981 = x : 0.100-x

 

3.981x = 0.100 – x

4.981x = 0.100

x = 0.100 / 4.981 = 0.02008 M 약산

0.100 – 0.02008 = 0.07992 M 짝염기

( 즉, 0.02008 M + 0.07992 M = 0.100 M )

 

 

 

용액의 부피가 1 L이므로,

( 예로, 0.02008 M × 1 L = 0.02008 mol )

H2CO3 0.02008 mol과

NaHCO3 0.07992 mol을

1 L짜리 부피 플라스크에 넣고,

플라스크 표선까지 증류수를 가하면,

pH 7.00인 0.100 M 탄산 완충용액 1 L가 됩니다.

 

 

[검산]

pH = 6.40 + log(0.07992 / 0.02008) = 6.9999 ≒ 7.00

 

 

몰수를 질량으로 환산하면,

H2CO3: 0.02008 mol × (62.03 g/mol) = 1.2456 g H2CO3

NaHCO3: 0.07992 mol × (84.01 g/mol) = 6.7141 g NaHCO3

 

 

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/9282 ] pH가 3.74인 1.00 M 아세트산 완충용액 1.00 L를 만들기 위해 용해해야 할 CH3COOH와 CH3COONa의 양을 구하시오.

 

[ 관련 예제 https://ywpop.tistory.com/6329 ] pH 10.10의 탄산염 완충 용액 1 L를 어떻게 만들 것인가? 탄산, 탄산수소소듐, 탄산소듐이 준비되어 있다.

 

 

 

[키워드] 탄산 완충용액 기준문서