Etiket Arşivleri: Tampon Çözeltiler

Asitler ve Bazlar

01. Asit ve Bazların Tanımı

02. Suda Asit ve Baz Dengeleri

03. Suyun İyonlaşma Sabiti ve pH

03.01. Kuvvetli Asitler ve Kuvvetli Bazların pH

03.02. Zayıf Asitler ve Zayıf Bazların pH

03.03. Poliprotik Asitler ve pH

03.04. Tampon Çözeltiler

04. Asit veya Bazların Titrasyon Eğrileri

04.01. Kuvvetli Bir Asidin Kuvvetli Bir Bazla Titrasyonu

04.02. Zayıf Bir Asidin Kuvvetli Bir Bazla Titrasyonu

04.03. Kuvvetli Asit ve Zayıf Asit Bulunan Bir Çözeltinin Kuvvetli Bazla Titrasyonu

01. Asit ve Bazların Tanımı

Asitler yapısında hidrojen bulunan ve sudaki çözeltisine hidrojen iyonu (H+) veren maddelerdir. En belirgin özellikleri ekşi tatda olmaları ve asit-baz indikatörü denilen bazı organik boya maddelerinin rengini değiştirmeleridir. Örneğin turnusolün mavi rengi asitle kırmızıya dönüşür. Örnek olarak hidroklorik asit, HCl, verebiliriz.

10. Tampon Çözeltiler II ( Prof. Dr. Mustafa DEMİR )

TAMPON ÇÖZELTİLER-2 Prof.Dr.Mustafa DEMİR 

Tampon çözelti: Konjuge asit-baz çiftinin bulunduğu ve pH değişmelerine karşı direnç gösteren çözeltilere denir. Zayıf bir asit-kuvvetli bir baz veya zayıf bir baz kuvvetli bir asit titrasyonlarında (karışımlarında) konjuge asit/baz çifti içeren tampon çözelti oluşur.

Tampon çözeltilerin pH’larının hesaplanması Zayıf asit / konjuge baz tamponları HAc / NaAc tamponlar ı Zayıf baz / konjuge asit tamponları NH 3 / NH 4 Cl tamponları

Tampon çözeltilerin özellikleri Seyrelme nedeniyle pH değişimi z Kuvvetli asit (veya baz) eklendiğinde pH değişimi

Tampon çözeltilerin pH’ının hesaplanması (Zayıf asit /konjuge baz tamponları) HA +H 2 O ⇔H 3O+ +A − (1) [H 3 O+][A −] K = a [HA] A − +H 2 O ⇔HA +OH − (2) [OH −][HA] K Su K = = b − [A ] K a

Kütle : (1).için, [HA] =CHA − [H 3O+] − [OH −] 1.DENKLEMDEN 2.DENKLEMDEN GELEN GELEN

2.için, [A−] =C − [H O+] − [OH −] NaA 3 1.DENKLEMDEN 2.DENKLEMDEN GELEN GELEN

Yaklaştırma [HA] ≅CHA [A −] =CNaA

Çözüm [H 3 O+][A −] K = a [HA] + [HA] [H 3 O ] =Ka − [A ] C [H 3 O+] =Ka HA C NaA

C pH =−log Ka HA C NaA C pH =pKa +log NaA C HA ⇒Handerson Hasselbach Esitligi

İkinci Çözüm: Sistematik yaklaşımla çözüm HA +H O ⇔H O+ +A − 2 3 [H 3 O+][A −] K = a [HA] A − +H O ⇔HA +OH − 2 [OH −][HA] K Su K = = b − [A ] K a

Kütle CHA +CNaA =[HA] +[A −] (1) Yük [Na +] +[H 3 O+] =[A −] +[OH −] (2) [CNa +] =CNaA (3) CNaA +[H 3O+] =[A −] +[OH −] (4)

Örnek: 0,4 M formik asit ve 0,1 M sodyum formiyat içeren çözeltinin pH değeri nedir? HCOOH +H O ⇔H O+ +HCOO − 2 3 Baslang 0,4 0 1,0 0,4 – X X 1,0 + X [H 3 O+][HCOO −] −4 Ka = =1,8 ×10 [HCOOH ]

Yaklas .kontrol t i. [HCOO − +X ] ≅[HCOO −] =1,0 1,0 +7,2 ×10−5 ≅1,0 →Dogru ii.[HCOOH −X ] ≅[HCOOH ] =0,4 0,4 −7,2 ×10−5 ≅0,4 →Dogru

ZAYIF BAZ – KONJUGE ASİT TAMPONLARI Örnek: 0,2 M NH ve 0,3 M NH Cl 3 2 karışımının pH değeri nedir?

NH + +H O ⇔NH +H O+ 4 2 3 3 −10 () →Ka =5,70 ×10 1 + − NH +H O ⇔NH +OH 3 2 4 1,0 ×10−14 → = −5 ( ) K b −10 =1,75 ×10 2 5,70 ×10

[NH 4 +] =CNH 4 Cl +[OH −] −[H 3 O+] ≅CNH 4 Cl −[OH −] [NH 3 ] =CNH +[H 3 O+] −[OH −] ≅CNH −[OH −] 3 3 [NH 4 +] ≅CNH 4 Cl =0,3 [NH 3 ] ≅CNH =0,2 3

[NH 3 ][H 3 O+] −10 (1) den →Ka = =5,7 ×10 [NH 4 +] + [NH 4 +] −10 0,3 −10 + [H 3 O ] =K a =5,7 ×10 ⋅ =8,55 ×10 =[H 3 O ] [NH 3 ] 0,2 pH =9,07

− 1,0 ×10−14 −5 − [OH ] = −10 =1,17×10 =[OH ] 8,55 ×10 Kabullerin kontrolü 0,3 +1,17×10−5 −8,55 ×10−10 ≅0,3 0,2 +8,55 ×10−10 −1,17×10−5 ≅0,2

TAMPON ÇÖZELTİLERİN ÖZELLİKLERİ Tampon çözeltilerin pH’ları; 1. Seyrelme ile, 2. Kuvvetli asit (veya baz) eklenmesiyle, fazla değişmez.

HA için Ka = 1,0×10-4 CHA = CHCl = 1,0 M

ÖRNEK z 0,20 M NH ve 0,30 M NH Cl içeren bir 3 4 çözeltinin 400 ml’sine; a. 100 ml 0,05 M NaOH eklendiğinde, b. 100 ml 0,05 M HCl eklendiğinde, pH ne olur?, Ka= 5,7×10-10

Çözüm z a) NH3 çözeltisine NaOH eklendiğinde NH + +OH − ⇔ NH +H O 4 3 2 z gereğince bir kısmı NH ’e dönüşür. 3 z 100 ml NaOH eklendiğinde ortamdaki toplam NH derişimi veNH Cl derişimi; 3 4

400 0,2 100 0,05 × + × CNH = =0,17M 3 400 +100 400 0,3 100 0,05 × − × CNH = =0,23M 3 400 +100

NH + iyonl. dengesi, 4 NH + +H O ⇔NH +H O+ 4 2 3 3 [NH 3 ][H 3 O+] −10 Ka = =5,7 ×10 [NH 4 +] + [NH 4 +] [H 3 O ] =K a [NH 3 ]

yukardaki degerler yerine konursa, + −10 0,230 [H 3 O ] =5,70 ×10 ⋅ 0,170 [H 3 O+] =7,71×10−10 pH =9,11 pH değişimi =∆pH =9,07 den 9,11′ e ∆pH =0,04

b) 100 ml HCl eklendiginde NH +H O+ ⇔NH + +H O 3 3 4 2 400 0,2 100 0,05 × − × CNH = =0,15M 3 400 +100 × + × 400 0,3 100 0,05 C + = =0,25 M NH 4 400 +100

+ + [NH 4 ] −10 0,250 [H 3 O ] =K a ⇒5,70 ×10 [NH 3 ] 0,150 [H 3 O+] =9,50 ×10−10 pH =9,02 ∆pH =9,07 −9,02 =0,05 ∆pH =0,05

Tampon Kapasitesi Bir çözeltinin tampon kapasitesi bu çözeltinin 1,00 litresine eklendiğinde pH değerini 1,0 birim değiştiren kuvvetli asit veya kuvvetli bazın mol sayısı olarak tanımlanır. Asitin derişiminin konjuge bazın derişimine oranı ‘1’ den büyük veya küçük değerlere gittikçe tampon kapasitesindeki düşme artar. Kullanılabilir bir kapasiteye sahip bir tamponun pH’ı hazırlandığı asitin pKa değerinin ±1 kadar civarıdır.

grafik 4 6 5 4 3 2 1 0 -2 -1 0 1 2

Handerson-Hasselbach Eşitliği HA ⇔H + +A − [H +][A −] K = a [HA] + [HA] [H ] =K a − [A ] + ⎛⎜ [HA]⎞⎟ log[H ] =log K a − ⎟ ⎜ ⎝ [A ] ⎠

−log[H +] =−⎛⎜log K a +log [HA]⎞⎟ ⎜ − ⎟ ⎝ [A ] ⎠ + ( − ) −log[H ] =−log K a +log[HA] −[A ] pH =−log K a −log[HA] +log[A −] pH =pK a +log[A −] −log[HA]

[Tuz] Handerson-Hasselbach Eşitliği pH =pK a +log [Asit ] z Zayıf bir asit ve konjuge bazından oluşan karışım için. [A−] = +log pH pKa z Zayıf bir baz B ve onun konjuge [HA] asitinden oluşan tampon için. [B ] z (Burada pKa BH+ ’nın ayrışma pH =pK a +log + sabitidir) [BH ] Not: Hem asit hem baz şeklinde ‘pay’ da baz ( A – , B ), ‘payda’ da ise asit yer almaktadır.

Genel olarak [A −]γA − pH =pKa +log [HA]γHA

Örnek z NaOCl ağartıcı olarak pH=6,20 ye tamponlanmışolarak kullanılır. z Buradaki [OCl]/[HOCl] oranı nedir?

HOCl ⇔H + +OCl− [H +][OCl−] K a = ⇒pK a =7,53 [HOCl ] [OCl−] pH =pKa +log [HOCl ]

[OCl−] 6,20 =7,53 +log [HOCl ] [OCl−] log =−1,33 [HOCl ] [OCl−] log =0,047 [HOCl ]

Soru Tris →mw =121,136 Trishidroklorür mw → =157,597 z [B]=0,1026 M + z [BH ]=0,0296 M z pK =8,075 a

[B ] pH =pK a +log + [HB ] 0,1026 pH =8,075 +log 0,0296 pH =8,61

z Not: Formülde çözelti hacmi yer almamaktadır. Çünkü hem pay hem de paydada yer aldığı için birbirini götürmektedir.

B nin molsayısı Çözelti hacmi pH =pK a +log BH ın mol sayısı Çözelti hacmi B’ mol sayısı pH =pK a +log BH + nın molsayısı

Kaynak: http://web.adu.edu.tr/user/mdemir/

09. Tampon Çözeltiler I ( Prof. Dr. Mustafa DEMİR )

TAMPON ÇÖZELTİLER

Tampon çözeltiler † Kimyada belli pH’larda çözelti hazırlamak ve bunu uzun süre kullanmak çok önemlidir. Ancak bu çözeltilerin saklanması hazırlanmasından daha zordur. † Bu tür çözeltiler HCl gibi kuvvetli asitlerden veya NaOH gibi kuvvetli bazlardan hazırlandığında havadaki CO2 ten veya bulundukları cam kaplardan kolaylıkla etkilenerek pH’ları değişir.

† Örneğin çözeltinin hava ile temas etmesi ile havadaki karbondioksiti soğurur ve pH düşer. Bu çözelti cam kaplarda saklandığında, camın eser halde de olsa çözünmesi pH yükselmesine neden olur. † Az miktarda asit veya baz eklenmesinden bile önemli ölçüde etkilenmeyen çözeltilere tampon çözeltiler denir. † Tampon çözeltiler, zayıf bir asit veya baz ile bunun tuzundan hazırlanır.

Tampon çözelti †Tampon çözelti: Konjuge asit-baz çiftinin bulunduğu ve pH değişmelerine karşı direnç gösteren çözeltilere denir. †Zayıf bir asit-kuvvetli bir baz veya zayıf bir baz kuvvetli bir asit titrasyonlarında (karışımlarında) konjuge asit/baz çifti içeren tampon çözelti oluşur.

† Zayıf bir asit olan asetik asit ve sodyum asetat çözeltileriyle hazırlanmış bir tampon çözelti düşünelim. Buradaki denge ve denge bağıntısı aşağıdaki gibi yazılabilir. † Bu bağıntıda da [H+] yalnız bırakırsak yandaki bağıntı elde edilir.

CH COOH H + CH COO − ⇔ + 3 3 + − [ ][ ] H CH COO K = 3 [CH 3 COOH ] + [CH 3 COOH ] [ ]= H K x [ − ] CH COO 3

† Bu bağıntı asetik asit çözeltisinde [H+] derişiminin K sabitine ve ayrışmamış asetik asit derişiminin, çözeltideki toplam asetat iyonu değişimine bağlı olduğunu gösterir.

† Başlangıçtaki asetik asit ve sodyum asetat derişimlerinin birbirine eşit olduğu (Mesela her ikisinin de 0,1 olduğu) özel bir durumu düşünelim. † Bu durumda bağıntıdaki [CH – COOH]/[CH COO ] oranı “1” e eşit 3 3 olacağından [H+] derişimi doğrudan [H+] = K † olur.

– † Dolayısıyla [CH COOH] / [CH3COO ] 3 oranı 1’den çok farklı olmadığı müddetçe çözeltinin pH’ında önemli bir değişiklik olmaz. † Çünkü böyle bir çözeltiye az miktarda asit eklenirse, denge sol yöne kayar ve fazla miktardaki asetat iyonları ile hemen asetik asit molekülünü meydana getirir. † Bir başka deyişle eklenen asitin etkisi azalır.

† Öte yandan aynı çözeltiye hidroksit iyonları eklenirse bu ortamdaki hidrojen iyonlarını nötürleştirir. † Ancak denge sağyana kayar ve aşırı miktarda asetik asit molekülleri hemen iyonlaşarak tekrar hidrojen iyonları meydana getirir.

Tampon çözeltiler CH COOH H + CH COO − ⇔ + 3 3 + − [ ][ ] H CH COO K = 3 [CH 3 COOH ] + [CH 3 COOH ] [ ]= H K x [ − ] CH COO 3

ÖRNEK 1: 0,01 M derişimindeki NaAc çözeltisini pH’ı nedir?

ÖRNEK 1: 0,01 M derişimindeki NaAc çözeltisini pH’ı nedir?(1/4) † Burada şüphesiz sodyum iyonunun pH’a bir etkisi yoktur. † Asetat iyonu ise asetik asitin bir konjuge bazı olduğundan, sulu çözeltide yandaki şekilde bir dengeye neden olur. † Bu dengedeki OH- derişiminin hesaplanabilmesi için Kb değerinin bilinmesi gerekir. † Oysa tablolarda yalnız asetik asitin iyonlaşmasına ait Ka değeri verilmektedir.

ÖRNEK 1: 0,01 M derişimindeki NaAc çözeltisini pH’ı nedir?(2/4) † Ka ve Ksu değerleri ile Kb hesaplanır. + – -14 † Ksu = [H ] [OH ] = 1,0×10 † Eğer Ksu eşitliği Ka eşitliğine bölünürse K eşitliği elde edilir. b †O halde genel olarak şu eşitlik yazılabilir. KaxKb = Ksu † Problemin ikinci kısmında izlenecek yol öncekinin aynıdır.

ÖRNEK 1: 0,01 M derişimindeki NaAc çözeltisini pH’ı nedir?(3/4) − [ ] [ ] − − HAc OH Ac H O HAc OH K + ⇔ + −−> = 2 b − [ ] Ac + − [ ][ ] H Ac −5 Ka = =1,82×10 [ ] HAc + – -14 Ksu = [H ] [OH ] = 1,0×10 + − + − K [ ][ ] [ ][ ] [ ] H OH H OH HAc su = = x K + − 1 + − [ ][ ] [ ][ ] H Ac H Ac a HAc −14 Ksu [OH][HAc] Ksu 1,0 x10 −10 K K = = −−> = =5,6×10 b b −5 Ka [Ac] Ka 1,8×10 K xK = K a b su

ÖRNEK 1: 0,01 M derişimindeki NaAc çözeltisini pH’ı nedir?(4/4) – – Ac + H O ⇔ HAc + OH 2 Başlangıçt a 0,01 0 0 Dengede 0,01 – X x x [OH−] (X)(X) −10 K b = − = =5,6×10 [Ac ] 0,01 −X -6 – -6 X = 2,4×10 = [OH ] →pOH =-log(2,4×10 ) →pOH =5,62 →pH = 14,0 – 5,62 = 8,38

Tampon çözeltiler † Bilinen tamponların birçokları zayıf asit veya bazların konjuge tuzları ile karıştırılmasıyla elde edilirler. † Konjuge tampon çözeltilerde pH, Ka değeri ile asit derişiminin konjuge bazının derişimine oranına eşittir.

CH COOH ⇔H + +CH COO − 3 3 + [CH COOH ] [ ] 3 H =K x a [ − ] CH COO 3

†Örneğin aşağıdaki bütün tamponların pH ları 4,92 dir. †0,20 M HAc/0,3 M Ac- 0,10 M HAc/0,15 M Ac- 0,020 M HAc / 0,03 M Ac- vs. †Tamponlanmış çözeltinin pH ının tamponun bileşenlerinden bağımsızdır, yalnız oranı önemlidir.

Tampon derişiminin etkisi † Eklenecek asit veya bazın, tampon tarafından absorplanması sonucu, pH da görülecek değişme tampon bileşenlerinin derişimine bağlıdır. † Örneğin 0,20 M HAc / 0,3 M Ac- şeklinde hazırlanmış ve pH’ı 4.92 olan tampon çözeltiye 10 ml 10 M HCl eklediğimizde pH 4,56 olurdu ki 0,36 birimlik değişiklik çoğu kez kabul edilebilir sınırlar içinde olabilir. † Ödev: 10 mL 12 M HCl eklendiğindeki pH değerini Bulunuz

Tampon derişiminin etkisi † Ancak biyokimyasal bir ortam söz konusu olduğunda bu fark önemli olabilir. † Bu durumda yeni bir tampon çözelti hazırlanması gerekir. † Örneğin yukarıdaki tampon çözelti 0,2 M HAc/0,3 M Ac- şeklinde değilde 0,8 M HAc/1,2 M Ac- şeklinde hazırlansaydı ve yine 10 ml 10 M HCl eklenseydi, HCl eklenmeden önceki pH = 4,917 iken, HCl eklendikten sonraki pH = 4,827 olurdu † Görüldüğü gibi bu durumda pH daki değişme ancak 0,089 kadardır ki 0,36 farka göre oldukça düşüktür. † Ödev: Yukarıdak soruyu 0,6 M HAc/0,9 M Ac- için çözünüz

Tampon derişiminin etkisi-3 10 ml 10 M HCl 1 litreye seyreltiğende HCl derişeri 0,1 M olacağlaca n, + HAc ⇔ Ac – +H -5 önce 0,2 0,3 1,2×1 sonra 0,2 +0,1 0,3 – 0,1 ? + Ka [HAc] 1,82×10−5 (0,3) [H ] = = − 0.2 [Ac ] [H+] = 2,37×10-5 →pH =4,56

Tampon derişiminin etkisi-4 + 1,82×10−5 (0,8) [H ] = 1,2 [H+] 1,21×10-5 pH 4,917 = = (eklenmeden önce) Hac H+ Ac – ⇔ + başaşlangıa 0,8 12 , dengede 0 8 0 1 12 0 1 , + , ? , − , + Ka [HAc] 1,82×0,9 [H ] = = − 1,1 [Ac ] + -5 [H ] = 1,489×10 pH =4,827 (eklendikten sonra)

Tampon derişiminin etkisi-5 † Eklenecek asit veya bazın, tampon tarafından absorplanması sonucu, pH da görülecek değişme tampon bileşenlerinin derişimine bağlıdır. † Örneğin 0,20 M HAc / 0,3 M Ac- şeklinde hazırlanmışve pH’ı 4.92 olan tampon çözeltiye 10 ml 10 M HCl eklediğimizde pH 4,56 olurdu ki 0,36 birimlik değişiklik çoğu kez kabul edilebilir sınırlar içinde olabilir. † Ancak biyokimyasal bir ortam söz konusu olduğunda bu fark önemli olabilir.

ÖRNEK 2: 1 litre saf suya 1 ml 0,1 M HCl eklenmesiyle pH da görülen değişim ile 0,2 M HAc ve 0,3 M NaAc içeren tamponlanmış yine 1 litre çözeltiye aynı miktarda HCl eklenmesiyle pH da görülecek değişimi karşılaştırınız.

ÖRNEK 2: 1 litre saf suya 1 ml 0,1 M HCl eklenmesiyle pH da görülen değişim ile 0,2 M HAc ve 0,3 M NaAc içeren tamponlanmışyine 1 litre çözeltiye aynı miktarda HCl eklenmesiyle pH da görülecek değişimi karşılaştırınız. †Saf suyun ilk pH’sının 7 olacağı doğaldır. 1 ml 0,1 M HCl’in 1000 ml’ye eklenmesi demek, yaklaşık 1000 kez seyreltilmesi demektir. † Dolayısıyla hidrojen iyonu derişimi 0,00001 M veya pH = 4 olur. Yani pH 7’den 4’e iner. †Asetik asit tamponunda HCl eklenmeden önceki pH = 4,9160 dir.

ÖRNEK 2: 1 litre saf suya 1 ml 0,1 M HCl eklenmesiyle pH da görülen değişim ile 0,2 M HAc ve 0,3 M NaAc içeren tamponlanmışyine 1 litre çözeltiye aynı miktarda HCl eklenmesiyle pH da görülecek değişimi karşılaştırınız. † HCl eklendikten HAc dengesinde, Le Chatelier ilkesine göre ortalama eklenen H+ eşitliğinin sola kaymasına yani eklenen H+ kadar HAc oluşumuna neden olacaktır. † HCl, zayıf bir baz (Ac-) içeren çözeltiye eklendiğine göre, protonun büyük bir kısmı tüketilecek ve denge tekrar kurulacaktır. † 1 ml HCl, 10-4 M H+ verdiğinden ve bu da 1,0×10-4 M Ac- ile tepkimeye girip aynı miktarda HAc oluşumuna neden olacağından, pH=4,9156 olur.

ÖRNEK 2: 1 litre saf suya 1 ml 0,1 M HCl eklenmesiyle pH da görülen değişim ile 0,2 M HAc ve 0,3 M NaAc içeren tamponlanmışyine 1 litre çözeltiye aynı miktarda HCl eklenmesiyle pH da görülecek değişimi karşılaştırınız. †Görüldüğü gibi aynı miktarda HCl saf suya eklendiğinde pH da 3 birimlik bir azalma olurken (pH 7’den pH 4’e) tamponlanmış çözeltide ancak 0,0004 birimlik bir azalmaya neden olmaktadır ki buna ölçülemeyecek kadar küçük bir değer denilebilir.

ÖRNEK 2: 1 litre saf suya 1 ml 0,1 M HCl eklenmesiyle pH da görülen değişim ile 0,2 M HAc ve 0,3 M NaAc içeren tamponlanmışyine 1 litre çözeltiye aynı miktarda HCl eklenmesiyle pH da görülecek değişimi karşılaştırınız. − + [Ac ][H ] K = a [HAc] + K a [HAc] [H ] = − [Ac ] + 1,8×10−5 (0,20) −5 [H ] = =1,2×10 0,3 pH = – log (1,2×10-5 ) →pH =4,9160

ÖRNEK 2: 1 litre saf suya 1 ml 0,1 M HCl eklenmesiyle pH da görülen değişim ile 0,2 M HAc ve 0,3 M NaAc içeren tamponlanmışyine 1 litre çözeltiye aynı miktarda HCl eklenmesiyle pH da görülecek değişimi karşılaştırınız. HAc ⇔ Ac – + H + önce 0,2 0,3 1,2×10-5 HCl ekl. sonra 0,2 +1,0×10-4 0,3 – 1,0×10-4 ? + K a [HAc] 1,8×10−5 (0,2 +0,0001) [H ] = = [Ac−] 0,3 −0,0001 + 1,82×10−5 x0,20001 −5 [H ] = =1,21×10 0,2999 pH = – log (1,21×10-5 ) →pH =4,9156

ÖRNEK 2: 1 litre saf suya 1 ml 0,1 M HCl eklenmesiyle pH da görülen değişim ile 0,2 M HAc ve 0,3 M NaAc içeren tamponlanmışyine 1 litre çözeltiye aynı miktarda HCl eklenmesiyle pH da görülecek değişimi karşılaştırınız.(tam) † Saf suyun ilk pH’sının 7 olacağı doğaldır. 1 ml 0,1 M HCl’in 1000 ml’ye eklenmesi − + demek, yaklaşık 1000 kez seyreltilmesi K = [Ac ][H ] demektir. Dolayısıyla hidrojen iyonu a [HAc] derişimi 0,00001 M veya pH = 4 olur. Yani pH 7’den 4’e iner. [H+] = K a [HAc] † Asetik asit tamponunda HCl eklenmeden [Ac−] önceki pH = 4,9160 dir. −5 + 1,8×10 (0,20) −5 † HCl eklendikten HAc dengesinde, Le [H ] = =1,2×10 Chatelier ilkesine göre ortalama eklenen 0,3 H+ eşitliğinin sola kaymasına yani eklenen pH = – log (1,2×10 -5 ) →pH =4,9160 H+ kadar HAc oluşumuna neden olacaktır. HCl, zayıf bir baz (Ac-) içeren çözeltiye eklendiğine göre, protonun büyük bir kısmı tüketilecek ve denge tekrar kurulacaktır. 1 ml HCl, 10-4 M H+ HAc ⇔ Ac – + H + verdiğinden ve bu da 1,0×10-4 M Ac- ile tepkimeye girip aynı miktarda HAc önce 0,2 0,3 1,2×10-5 oluşumuna neden olacağından, -4 -4 pH=4,9156 olur. HCl ekl. sonra 0,2 +1,0×10 0,3 – 1,0×10 ? † Görüldüğü gibi aynı miktarda HCl saf suya + K a [HAc] 1,8×10−5 (0,2 +0,0001) [H ] = = eklendiğinde pH da 3 birimlik bir azalma − [Ac ] 0,3 −0,0001 olurken (pH 7’den pH 4’e) tamponlanmış çözeltide ancak 0,0004 birimlik bir + 1,82×10−5 x0,20001 −5 azalmaya neden olmaktadır ki buna [H ] = 0,2999 =1,21×10 ölçülemeyecek kadar küçük bir değer denilebilir. pH = – log (1,21×10 -5 ) →pH =4,9156

ÖRNEK 3: 10 ml 6 M HAc ve 20 ml 6 M KAc nin karıştırılmasıyla bir tampon çözelti hazırlanmıştır. a) Bu çözeltinin pH’ı nedir? b) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 100 ml’ye seyreltilmesi sonunda pH ne olur? c) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 1 ml 6 M HCl ile karıştırılıp 100 ml’ye seyreltilmesi sonun da pH nedir?

ÖRNEK 3: 10 ml 6 M HAc ve 20 ml 6 M KAc nin karıştırılmasıyla bir tampon çözelti hazırlanmıştır. a) Bu çözeltinin pH’ı nedir? b) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 100 ml’ye seyreltilmesi sonunda pH ne olur? c) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 1 ml 6 M HCl ile karıştırılıp 100 ml’ye seyreltilmesi sonun da pH nedir? † 10 ml 6 M HAc + 20 ml 6 M KAc = 30 ml çözelti. Toplam hacim 30 ml olduğuna göre HAc 1/3 kez, Ac ise 2/3 kez seyreltilmiş demektir. †O halde HAc ve KAc nin son derişimleri 6x(1/3)=2 M HAc; 6x(2/3)= 4 M KAc olur. pH=5,041 olarak hesaplanır.

ÖRNEK 3: 10 ml 6 M HAc ve 20 ml 6 M KAc nin karıştırılmasıyla bir tampon çözelti hazırlanmıştır. a) Bu çözeltinin pH’ı nedir? b) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 100 ml’ye seyreltilmesi sonunda pH ne olur? c) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 1 ml 6 M HCl ile karıştırılıp 100 ml’ye seyreltilmesi sonun da pH nedir? † b) Bu çözeltinin 10 ml sinin 100 ml ye seyreltilmesiyle. HAc ve Ac- 1/10 oranında seyreltilmiş demektir. Yani. [HAc] = 0,2 M [Ac-] = 0,4 M olur. pH = 5,041 olarak hesaplanır. † Görüldüğü gibi pH da bir değişiklik olmamıştır. † c) 1 ml 6 M HCl 100 ml’ye seyreltilmektedir. O halde son derişimi 100 kez seyrelmiştir. Yani 6/100 = 0,06 M olmuştur, Öte yandan eklenen HCl, aynı miktarda HAc oluşumunu sağlayacaktır. Bu durumda pH = 4,856 olarak hesaplanır

ÖRNEK 3: 10 ml 6 M HAc ve 20 ml 6 M KAc nin karıştırılmasıyla bir tampon çözelti hazırlanmıştır. a) Bu çözeltinin pH’ı nedir? b) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 100 ml’ye seyreltilmesi sonunda pH ne olur? c) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 1 ml 6 M HCl ile karıştırılıp 100 ml’ye seyreltilmesi sonun da pH nedir? + HAc ⇔ H + Ac – 0,2 ? 4 + K a [HAc] 1,82×10−5 (2) −6 [H ] = = =9,1×10 [Ac−] 4 pH =5,041 + K a [HAc] 1,82×10−5 (0,2) [H ] = = [Ac−] 0,4 [H+] = 9,1×10 -6 →pH =5,041

ÖRNEK 3: 10 ml 6 M HAc ve 20 ml 6 M KAc nin karıştırılmasıyla bir tampon çözelti hazırlanmıştır. a) Bu çözeltinin pH’ı nedir? b) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 100 ml’ye seyreltilmesi sonunda pH ne olur? c) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 1 ml 6 M HCl ile karıştırılıp 100 ml’ye seyreltilmesi sonun da pH nedir? + HAc ⇔ H + Ac – Önce 0,2 0,4 Sonra 0,2 +0,06 1,82×10 – 5 ? + K a [HAc] 1,82×10−5 (0,26) [H ] = = [Ac−] 0,34 [H+] = 1,39×10-5 →pH =4,856

ÖRNEK 3 : 10 ml 6 M HAc ve 20 ml 6 M KAc nin karıştırılmasıyla bir tampon çözelti hazırlanmıştır. a) Bu çözeltinin pH’ı nedir? b) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 100 ml’ye seyreltilmesi sonunda pH ne olur? c) Bu çözeltinin 10 ml’sinin 1 ml 6 M HCl ile karıştırılıp 100 ml’ye seyreltilmesi sonun da pH nedir?(tam) † 10 ml 6 M HAc + 20 ml 6 M KAc = 30 ml çözelti. Toplam hacim 30 ml HAc ⇔ H + + Ac – olduğuna göre HAc 1/3 kez, Ac ise 2/3 0,2 ? 4 kez seyreltilmiş demektir. O halde HAc −5 ve KAc nin son derişimleri 6x(1/3)=2 [H+] = K a [HAc] = 1,82×10 (2) =9,1×10 −6 M HAc; 6x(2/3)= 4 M KAc olur. [Ac−] 4 pH=5,041 olarak hesaplanır. pH =5,041 † b) Bu çözeltinin 10 ml sinin 100 ml ye −5 seyreltilmesiyle. HAc ve Ac- 1/10 [H+] = K a [HAc] = 1,82×10 (0,2) oranında seyreltilmiş demektir. Yani. [Ac−] 0,4 [HAc] = 0,2 M [Ac-] = 0,4 M olur. pH + -6 = 5,041 olarak hesaplanır. [H ] = 9,1×10 →pH =5,041 † Görüldüğü gibi pH da bir değişiklik olmamıştır. † c) 1 ml 6 M HCl 100 ml’ye seyreltilmektedir. O halde son HAc ⇔ H + + Ac – derişimi 100 kez seyrelmiştir. Yani 6/100 = 0,06 M olmuştur, Öte yandan Önce 0,2 0,4 eklenen HCl, aynı miktarda HAc Sonra 0,2 +0,06 1,82×10 – 5 ? oluşumunu sağlayacaktır. Bu durumda −5 pH = 4,856 olarak hesaplanır [H+] = K a [HAc] = 1,82×10 (0,26) [Ac−] 0,34 [H+] = 1,39×10-5 →pH =4,856

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(1/7) †a)Başlangıçtaki pH’ı doğrudan denge sabitinden bulunabilir ve pH = 4,7399 olarak hesaplanır. † b) Çözeltinin 100 ml sine 0,01 ml eklenirse litresine 0,1 molar asit ekleniyor demektir. † Bu asit, eşit miktarda asetat iyonu asetik asite dönüştürecektir.

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(2/7) † Dolayısıyla (CH COO-) derişimi ise 3 0,9 M olacaktır. pH = 4,6528 olarak hesaplanır †Görüldüğü gibi litrelik çözeltiye 0,1 molar asit eklenmesiyle pH’ı 0,0871 birim değişmektedir. †Oysa aynı miktarda asit saf suya eklenseydi pH 7’den 1’e düşerdi. Yani 6 birimlik bir değişme olurdu.

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(3/7) † c) Çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol baz eklendiğine göre litresine 0,1 mol ekleniyor demektir. † Bu baz, eşit miktardaki protonla su meydana getirirken, aynı miktarda asit iyonlaşarak tekrar asit ve asetat iyonlarını meydana getirecektir. † Dolayısıyla asetik asit miktarı 0,1 mol azalmış, asetat miktarı ise 0,1 mol artmış olacaktır. pH = 4,8270

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(4/7) † Burada da pH’daki değişim 0,0871 birimdir. †Oysa aynı miktardaki baz saf suya eklenseydi pH 7 den 3’e çıkardı. Yani 3 birim olurdu.

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(5/7) CH COOH ⇔H + + CH COO – 3 3 [H+][CH 3 COO −] −5 K a = =1,82×10 [CH COOH] 3 [CH COO – ] = 1,0 M[CH COOH] = 1,0 M 3 3 olduğlduğu [H+] = 1,82×10-5 →pH =4,7399

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(6/7) + – CH COOH ⇔ H + CH COO 3 3 önce 1,00 1,82×10 -5 1,0 H + ekl. sonra 1,1 X 0,9 [H+][CH 3 COO −] −5 K = =1,82×10 [CH 3 COOH] + -5 1.1 [H ] =1,82×10 x 0.9 [H+ ] = 2,22×10 -5 pH = 4,6528

ÖRNEK 4: 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(7/7) + – CH COOH ⇔ H + CH COO 3 3 önce 1,0 1,82×10-5 1,0 OH ekl. sonra 0,9 X 1,1 [H+][CH COO−] −5 K = 3 =1,82×10 [CH COOH] 3 + -5 0,9 [H ] =1,82×10 x 1,1 [H+] = 1,489×10-5 →pH =4,8270

ÖRNEK : 1,0 M asetik asit ve 1,0 M sodyum asetat içeren bir tampon çözeltinin a) pH’ ı nedir? b) Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol HCl eklendiğinde pH’ı ne olur? C )Bu çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol NaOH eklendiğinde pH’ı ne olur?(TAM) † a)Başlangıçtaki pH’ı doğrudan denge sabitinden + – bulunabilir ve pH = 4,7399 olarak hesaplanır. CH 3 COOH ⇔ H + CH 3 COO † b) Çözeltinin 100 ml sine 0,01 ml eklenirse -5 litresine 0,1 molar asit ekleniyor demektir. Bu asit, önce 1,00 1,82×10 1,0 eşit miktarda asetat iyonu asetik asite + dönüştürecektir. Dolayısıyla (CH3COO-) derişimi H ekl. sonra 1,1 X 0,9 ise 0,9 M olacaktır. pH = 4,6528 olarak hesaplanır + − † Görüldüğü gibi litrelik çözeltiye 0,1 molar asit K = [H ][CH 3 COO ] =1,82×10−5 eklenmesiyle pH’ı 0,0871 birim değişmektedir. [CH COOH] 3 Oysa aynı miktarda asit saf suya eklenseydi pH 7’den 1’e düşerdi. Yani 6 birimlik bir değişme + -5 1.1 olurdu. [H ] =1,82×10 x 0.9 † c) Çözeltinin 100 ml’sine 0,01 mol baz eklendiğine göre litresine 0,1 mol ekleniyor demektir. Bu baz, [H+ ] = 2,22×10 -5 pH = 4,6528 eşit miktardaki protonla su meydana getirirken, aynı miktarda asit iyonlaşarak tekrar asit ve asetat iyonlarını meydana getirecektir. Dolayısıyla asetik asit miktarı 0,1 mol azalmış, asetat miktarı ise 0,1 + – CH COOH ⇔ H + CH COO mol artmış olacaktır. pH = 4,8270 olur 3 3 † Burada da pH’daki değişim 0,0871 birimdir. Oysa önce 1,0 1,82×10-5 1,0 aynı miktardaki baz saf suya eklenseydi pH 7 den + – 3’e çıkardı. Yani 3 birim olurdu. ⇔ + CH 3 COOH H CH 3 COO OH ekl. sonra 0,9 X 1,1 [H+][CH 3 COO −] −5 [H+][CH COO−] −5 K a = =1,82×10 K = 3 =1,82×10 [CH 3 COOH] [CH COOH] 3 [CH COO – ] = 1,0 M[CH COOH] = 1,0 M + -5 0,9 3 3 [H ] =1,82×10 x olduğlduğu [H+] = 1,82×10 -5 →pH =4,7399 1,1 [H+] = 1,489×10-5 →pH =4,8270

ÖRNEK 5: 1,0 M derişimde NH OH ve 1,0 M 4 derişimde NH4+ iyonları içeren bir çözeltinin pH’ı nedir. Bu çözeltinin litresine 0,1 mol HCl ve 0,1 mol NaOH eklendiğinde pH değişimi ne olur?

ÖRNEK 5: 1,0 M derişimde NH OH ve 1,0 M derişimde NH + iyonları içeren bir 4 4 çözeltinin pH’ı nedir. Bu çözeltinin litresine 0,1 mol HCl ve 0,1 mol NaOH eklendiğinde pH değişimi ne olur?(1/4) † Çözüm için uygulanacak yol asit örneğindekinin aynısıdır. † a) [NH4OH] = [NH4+] = 0,1 M olduğuna göre † [OH-] = 1,8×10-5 Æ pOH = 4,739 Æ pH = 9,261 † b) Çözeltiye 0,1 M asit eklendiğinde aynı miktarda OH- tüketilecek fakat aynı miktarda NH4OH de ayrışarak NH4+ ve OH- verecektir. Dolayısıyla [NH OH] derişimi 0,9 4 M, [NH4+] derişimi ise 1,1 M olacaktır. pOH = 4,827 pH = 9,173

ÖRNEK 5: 1,0 M derişimde NH OH ve 1,0 M derişimde NH + iyonları içeren bir 4 4 çözeltinin pH’ı nedir. Bu çözeltinin litresine 0,1 mol HCl ve 0,1 mol NaOH eklendiğinde pH değişimi ne olur?(2/4) † pH değişimi 0,088 birimdir. † c) Çözeltiye 0,1 mol baz eklendiğinde ortamdaki amonyum iyonlarının miktarı ile NH OH oluşumunu sağlayacaktır. 4 Dolayısıyla [NH4OH] derişimi 1,1 M [NH4+] derişimi ise 0,9 M olacaktır. † [OH-] = 2,22×10-5 Æ pOH = 4,65 Æ pH = 9,35 † pH değişimi yine 0,9 birimdir. Oysa aynı miktarda asit veya baz suya eklenseydi 6 birimlik pH değişimi olurdu.

Kaynak: http://web.adu.edu.tr/user/mdemir/