pH 4.47인 0.3 M acetate buffer 5 L 만들기

pH 4.47인 0.3 M acetate buffer 5 L 만들기

 

 

2 M acetic acid 용액과 2.5 M KOH 용액을 사용하여

pH가 4.47인 0.3 M acetate buffer 5 L 제조하는 방법.

acetic acid의 pKa는 4.77

 

 

Describe the preparation of

5 L of 0.3 M acetate buffer, pH 4.47,

starting from a 2 M solution of acetic acid

and a 2.5 M solution of KOH. Take pKa as 4.77.

 

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약산-강염기 중화반응

CH3COOH(aq) + OH^-(aq) → CH3COO^-(aq) + H2O(l)

 

---> 당량점 이전에는

약산(CH3COOH), 짝염기(CH3COO^-), 둘 다 존재.

 

---> 완충용액 형성.

 

 

 

 

Henderson-Hasselbalch 식

pH = pKa + log([짝염기]/[약산])

( 참고 https://ywpop.tistory.com/1926 )

 

4.47 = 4.77 + log([짝염기]/[약산])

 

log([짝염기]/[약산]) = 4.47 – 4.77 = –0.3

 

[짝염기]/[약산] = 10^(–0.3) = 0.501187... ≒ 0.5

( 숫자가 단순하면 설명/이해에 도움되므로, 근사값 사용. )

( 만약 실제 실험이라면, 0.501187 값으로 계산할 것. )

 

---> [약산] : [짝염기] = 1 : 0.5 ... (1)

---> pH 4.47인 완충용액 속 약산과 짝염기의 mol비

 

 

 

 

(0.3 mol/L) (5 L) = 1.5 mol

---> 0.3 M acetate buffer 5 L 속 (약산 + 짝염기)의 몰수

 

약산의 몰수 = x 라 두면,

짝염기의 몰수 = (1.5 – x) ... (2)

 

 

 

 

from (1) & (2),

약산 : 짝염기 = 1 : 0.5 = x : (1.5 – x)

 

0.5x = (1.5 – x)

 

1.5x = 1.5

 

x = 1.5 / 1.5 = 1 mol 약산

 

(1.5 – 1) = 0.5 mol 짝염기 ... (3)

---> 0.3 M acetate buffer 5 L 속 약산 및 짝염기의 몰수

 

 

 

 

.................. HA(aq) + OH^-(aq) → A^-(aq) + H2O(l)

반응전(mol) . x

추가(mol) .................. y

반응후(mol) . x–y ...... 0 ................. y

 

즉, 가한 강염기의 몰수만큼,

약산의 몰수는 소모(감소),

짝염기의 몰수는 생성(증가).

( 참고 https://ywpop.tistory.com/19170 )

 

 

 

 

from (3),

x–y = 1 mol

 

y = 0.5 mol

---> x = 1.5 mol

 

즉, 1.5 mol acetic acid와

0.5 mol KOH가 최종적으로 결정되었다.

 

 

 

 

1.5 mol acetic acid를 포함하는 2 M 용액의 부피

= 1.5 mol / (2 mol/L) = 0.75 L

 

0.5 mol KOH를 포함하는 2.5 M 용액의 부피

= 0.5 mol / (2.5 mol/L) = 0.2 L

 

 

 

답: 2 M acetic acid 용액 750 mL와

2.5 M KOH 용액 200 mL를 혼합한 후,

최종 용액의 부피가 5 L 되도록 증류수를 가한다.

 

Add 750 mL acetic acid stock solution

+ 200 mL KOH stock solution

and bring to 5 L with water.

 

 

 

 

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