완충 용액의 pH. 강산 및 강염기 첨가 후 pH

완충 용액의 pH. 강산 및 강염기 첨가 후 pH

 

 

다음 용액의 pH를 계산하라.

( CH3COOH의 Ka = 1.8*10^-5 )

a) 0.5 M CH3COOH와 0.5 M CH3COONa로 구성된 완충용액의 pH

b) 고체 NaOH 0.04 g을 (a) 용액 1 L에 첨가한 후 pH

c) 0.02 M HCl 10 mL를 (a) 용액 1 L에 첨가한 후 pH

 

---------------------------------------------------

 

▶ CH3COOH의 pKa = -log(1.8*10^(-5)) = 4.7447

 

▶ Henderson-Hasselbalch 식 ( 설명 https://ywpop.tistory.com/1926 )

pH = pKa + log{[염기]/[산]} 또는

pH = pKa + log{[짝염]/[산]}

 

 

a) pH = pKa + log{[염기]/[산]}

= 4.7447 + log(0.5/0.5)

= 4.7447

 

 

b) NaOH 0.04 g의 몰수

= 0.04 g / (40 g/mol) = 0.001 mol OH^-

 

완충용액에 강염기를 가하면, 산-염기 중화반응이 일어나며, 그 결과,

가해준 강염기의 mol수만큼, 약산은 감소하고, 짝염기는 증가한다.

 

CH3COOH의 몰수 = (0.5 mol/L) * 1 L = 0.5 mol CH3COOH

CH3COO^-의 몰수 = (0.5 mol/L) * 1 L = 0.5 mol CH3COO^-

 

	CH3COOH	+	OH^-	→	H2O	+	CH3COO^-
첨가 전(mol)	0.5		0				0.5
첨가(mol)			0.001
첨가 후(mol)	0.499		0				0.501

 

pH = pKa + log{[염기]/[산]}

= 4.7447 + log(0.501/0.499)

= 4.7464

( 4.7447에서 4.7464로 증가 )

 

 

c) 0.02 M HCl 10 mL의 몰수

= (0.02 mol/L) * 0.010 L = 0.0002 mol H^+

 

완충용액에 강산을 가하면, 약산의 이온화 반응의 역반응이 일어나며, 그 결과,

가해준 강산의 mol수만큼, 약산은 증가하고, 짝염기는 감소한다.

 

	CH3COO^-	+	H^+	→	CH3COOH
첨가 전(mol)	0.5		0		0.5
첨가(mol)			0.0002
첨가 후(mol)	0.4998		0		0.5002

 

pH = pKa + log{[염기]/[산]}

= 4.7447 + log(0.4998/0.5002)

= 4.7444

( 4.7447에서 4.7444로 감소 )

 

 

[팁] 약산과 짝염기는 같은 용액에 함께 들어있으므로, 각 물질의 용액의 부피는 같다.
따라서 pH를 구할 때 몰농도 대신 몰수를 그대로 사용해도 된다.

 

 

 

[ 관련 글 https://ywpop.tistory.com/4319 ] 강산 및 강염기 첨가 후 완충 용액의 pH.

 

 

 

[키워드] 완충용액에 강산 기준문서, 완충용액에 강염기 기준문서