Дано:
C(H3BO3) = 15% (массовая доля H3BO3)
C(NaH2BO3) = 10% (массовая доля NaH2BO3)
ρ = 1,12 г/см³ (средняя плотность раствора)
Найти:
pH борно-натриевого буферного раствора.
Решение с расчетом:
Сначала определим мольные концентрации компонентов раствора.
Пусть V - объем раствора, M(H3BO3) - молярная масса H3BO3, M(NaH2BO3) - молярная масса NaH2BO3.
m(H3BO3) = C(H3BO3) * V * ρ = 0.15 * V * ρ
n(H3BO3) = m(H3BO3) / M(H3BO3) = 0.15 * V * ρ / M(H3BO3)
m(NaH2BO3) = C(NaH2BO3) * V * ρ = 0.10 * V * ρ
n(NaH2BO3) = m(NaH2BO3) / M(NaH2BO3) = 0.10 * V * ρ / M(NaH2BO3)
Далее, используем уравнение Гендерсона-Хассельбальха для нахождения pH буферного раствора:
pKa = pKb + log([NaH2BO3] / [H3BO3])
pKa = 9.24 (по таблицам)
pKb = 14 - pKa = 14 - 9.24 = 4.76
Теперь можем рассчитать отношение концентраций для введенных значений:
pH = pKb + log([NaH2BO3] / [H3BO3])
pH = 4.76 + log((0.10 * V * ρ / M(NaH2BO3)) / (0.15 * V * ρ / M(H3BO3)))
Известно, что логарифм отношения концентраций равен разности логарифмов:
pH = 4.76 + log(0.10 * V * ρ / M(NaH2BO3)) - log(0.15 * V * ρ / M(H3BO3))
pH = 4.76 + log(0.10 * V * ρ / M(NaH2BO3)) - (log(0.15 * V * ρ) - log(M(H3BO3)))
Используем свойство логарифма log(a) - log(b) = log(a/b):
pH = 4.76 + log(0.10 * V * ρ / M(NaH2BO3)) + log(0.15 * V * ρ / M(H3BO3))
Для представленных данных можно использовать приближенную формулу:
pH = pKb + log(C(NaH2BO3)/C(H3BO3))
Ответ: pH борно-натриевого буферного раствора составит примерно 9.24.