§ 10. Равновесия в водных буферных растворах слабых оснований в присутствии солей этих оснований

Аналогично уравнению (15) выводится уравнение для вычисления концентрации ионов гидроксила в смеси слабого основания КЮН и его соли :

Это означает, что в таких растворах зависит не от абсолютных количеств, а от соотношения концентраций основания и его соли.

Из уравнения получим и подставляя в него значение из уравнения (16), можем написать уравнение для вычисления концентрации ионов водорода в смеси слабого основания и его соли:

Из формулы (17) следует, что концентрация ионов водорода буферных растворов, представляющих собой смесь слабого основания и его соли зависит не только от концентрации самого основания и величины его константы электролитической диссоциации, но и от концентрации его соли. Чем больше концентрация соли, тем больше в таких смесях.

Значение в буферных растворах. Меняя соотношения и можно получить буферные растворы, отличающиеся плавным изменением от их минимально до максимально возможных значений. В водном растворе слабой кислоты

откуда

Но так как Квап представляет собой постоянную величину, то ее лучше представить в формуле (подобно ) в виде , т. е. показателя константы электролитической диссоциации:

Тогда получим, что в водном растворе слабой кислоты:

По мере прибавления к водному раствору слабой кислоты ее соли раствора будет меняться.

Так как, согласно уравнению (15), в растворе, содержащем смесь слабой кислоты и ее соли

то

или

Аналогично выводим формулы применительно к слабым основаниям:

или

Концентрацию ионов водорода также выражают следующей формулой , поэтому

или

Согласно уравнению (17), в растворе, содержащем смесь слабого основания и его соли

т. е.

или

или

Нет никакой необходимости запоминать выведенные формулы значений , так как они очень легко выводятся путем логарифмирования простых формул, выражающих значение .

Значение в буферных смесях, содержащих равные концентрации кислоты и соли или основания и соли. Поскольку величина в буферной смеси зависит от концентрации соли, то, добавляя различные количества этой соли, можно получить буферные смеси, отличающиеся различными значениями концентрации ионов водорода.

При добавлении к буферной смеси (слабая кислота и ее соль) небольшого количества основания и происходит незначительное уменьшение концентрации кислоты и увеличение концентрации соли. Например, если добавить раствора сильного основания к смеси , в которой (пусть ), то уменьшится и станет равной увеличится и станет равной . Тогда по уравнению (15)

Эта величина мало отличается от .

Таким образом, в тех случаях, когда концентрации кислоты и соли в буферной смеси близки (отношение их равно приблизительно ), величина численно приближается к величине Кнап даже при прибавлении к ней небольшого количества сильной кислоты или основания

В равной мере это относится к величине концентрации ионов для буферной смеси основание — соль [см. уравнение :

Если в рассмотренном примере к буферной смеси добавить сильное основание в количестве, равном половине количества взятой кислоты, то в результате реакции нейтрализации концентрация кислоты станет равной увеличится до . Тогда по уравнению (15)

т. е. и в этом случае величина изменится незначительно.

То же самое получается, если к буферной смеси прибавить кислоту.