pH 7.5인 0.05 M 인산 완충용액 1 L. K2HPO4 + HCl

pH 7.5인 0.05 M 인산 완충용액 1 L. K2HPO4 + HCl

 

 

K2HPO4 고체 시약과 1.0 M HCl 용액을 사용하여

pH 7.5인 0.05 M 인산 완충 용액 1 L를 제조하려고 한다.

제조방법을 설명하라. (K2HPO4 몰질량 = 174.18 g/mol)

 

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H2PO4^-(aq) ⇌ H^+(aq) + HPO4^2-(aq) ... Ka2

pKa2 = –log(6.2×10^(-8)) = 7.2

( 참고 https://ywpop.tistory.com/7182 )

 

시약은 KH2PO4(약산)와 K2HPO4(짝염기)를 사용한다. but ...

KH2PO4가 없고, 대신 HCl이 있다.

 

 

 

 

Henderson-Hasselbalch 식

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1926 )

 

7.5 = 7.2 + log([짝염기]/[약산])

( 7.5 = 7.2 + log([HPO4^2-]/[H2PO4^-]) )

 

log([짝염기]/[약산]) = 7.5 – 7.2 = 0.3

[짝염기]/[약산] = 10^0.3 = 1.9953

 

 

 

 

[약산] + [짝염기] = 0.05 M 이므로,

또는 약산의 몰수 + 짝염기의 몰수 = 0.05 mol 이므로,

( (0.05 mol/L) × 1 L = 0.05 mol )

 

약산의 몰수 = x 라 두면,

약산 : 짝염기 = 1 : 1.9953 = x : 0.05–x

1.9953x = 0.05 – x

2.9953x = 0.05

x = 0.05 / 2.9953 = 0.0166928 mol 약산, H2PO4^-

0.05 – 0.0166928 = 0.0333072 mol 짝염기, HPO4^2-

( 즉, 0.0166928 + 0.0333072 = 0.05 mol )

 

---> 0.0166928 mol H2PO4^-와

0.0333072 mol HPO4^2-를 동시에 포함하는 용액 1 L는

pH 7.5인 0.05 M 인산 완충용액인 것이다.

 

 

 

 

준비된 시약이 HPO4^2-와 HCl이므로,

이 둘을 반응시켜

0.0166928 mol H2PO4^-와

0.0333072 mol HPO4^2-를 만들어보자.

 

 

 

분자 반응식

K2HPO4(aq) + HCl(aq) → KH2PO4(aq) + KCl(aq)

 

알짜 이온 반응식

HPO4^2-(aq) + H^+(aq) → H2PO4^-(aq)

 

가한 HCl의 몰수만큼,

HPO4^2-는 소모(감소), H2PO4^-는 생성(증가).

 

 

 

0.0166928 mol을 포함하는 1.0 M HCl 용액의 부피

= 0.0166928 mol / (0.1 mol/L) = 0.166928 L

= 166.928 mL

 

 

 

0.05 mol × (174.18 g/mol) = 8.709 g K2HPO4

 

 

 

 

8.709 g K2HPO4와 1.0 M HCl 용액 166.928 mL를 반응시키면,

즉 0.05 mol HPO4^2-와 0.0166928 mol HCl을 반응시키면,

0.0166928 mol만큼 HPO4^2-의 몰수는 감소(소모)되고,

0.05 mol – 0.0166928 mol = 0.0333072 mol

---> 남은 HPO4^2-의 몰수

 

0.0166928 mol만큼 H2PO4^-의 몰수 증가(생성)되므로,

 

0.0166928 mol H2PO4^-와

0.0333072 mol HPO4^2-를 만들었다.

 

 

 

 

검산하면,

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

= 7.2 + log([HPO4^2-]/[H2PO4^-])

= 7.2 + log(0.0333072 / 0.0166928)

= 7.5

 

 

 

 

[제조방법]

1) 1 L짜리 부피 플라스크에 대략 500 mL의 증류수를 가한다.

2) 8.709 g K2HPO4를 가해 완전히 용해시킨다.

3) 1.0 M HCl 용액 166.928 mL를 가해 반응시킨다.

4) 플라스크의 표선까지 증류수를 마저 가한다.

---> pH 7.5인 0.05 M 인산 완충 용액 1 L

 

 

 

 

[키워드] 인산 완충용액 기준문서, 인산염 완충용액 기준문서, K2HPO4 solid 1.0 M HCl pH 7.5 0.05 M phosphate buffer 1 L

 

[FAQ] [①23/03/23]