KAROLINSKA INSTITUTET
Institutionen för medicinsk biokemi och biofysik
Biomedicinprogrammet: Allmän och organisk kemi
pH och BUFFERTAR: ÖVNINGSTAL
1. Beräkna pH i en 0,02 M lösning av a) saltsyra i vatten; b) ättiksyra i vatten; c) NaCl i
vatten.
2. Beräkna pH i en 0,02 M lösning av a) natriumhydroxid i vatten; b) ammoniak i vatten.
3. Beräkna pH i a) 0,05 M; 0,1 M; 0,15 M lösning av HC1 i vatten; b) 0,05; 0,1; 0,15 M
lösning av ättiksyra i vatten.
4. Vad är pH i a) 0,5 M CH3COONa? b) 0,5 M CH3COOH? c) 2,6×10-3 M HCl ? d) 2,6×10-3
M NaOH?
5. Vad är pH i en 0,5 M vattenlösning av natriumformiat (HCOONa)? pKa för myrsyra
(HCOOH) är 3,70.
6. Till 0,2 g ammoniumklorid (salmiak, NH4Cl) sätts vatten till en slutvolym av 100 ml.
Beräkna pH i lösningen då pKb för ammoniak är 4,74.
7. Vad är pH i en 0,75 M lösning av propionsyra (pKa = 4,87) i vatten?
8. Beräkna pH i en 0,23 M myrsyra (Ka = 1,77×10-4 M).
9. Vad är pH i 0,08 M natriumacetat i vatten?
10. I en 0,010 M lösning av en enprotonig syra är vätejonkoncentrationen 3,0×10-4 M. Vad är
pH i en 0,001 M lösning av samma syra?
11. Undersök hur mycket pH ändras då 0,1 M ättiksyra späds 100 gånger.
12. pH i en lösning av natriumacetat var 8,4. Vad var koncentrationen av natriumacetat i
lösningen?
13. pH i ättika, dvs en vattenlösning av ättiksyra, var 2,3. Beräkna ättiksyrans koncentration
(totalkoncentration) i lösningen uttryckt i g/100 m1 lösning.
14. Vad är pH vid 25 ºC i en lösning som är 3 gånger så alkalisk (dvs som har 3 gånger så
mycket hydroxidjoner per volymsenhet) som rent vatten?
15. Till 40 ml 1,0 M NaOH sätts 1,0 ml konc. H2SO4 (97,0 g/100 g) med tätheten 1,89 kg/l.
Vad blir pH i blandningen?
16. Konc saltsyra har halten 36-42 (g/100 g lösning) och tätheten 1,19 kg/l. Hur många ml av
denna konc. saltsyra åtgår för att neutralisera 0,85 l 2,3 M NaOH?
17. I en utspädd saltsyrelösning var pH 2,7 och i en utspädd lösning av kaliumhydroxid var
pH 10,7. Hur mycket av saltsyrelösningen skall sättas till 10 ml av kaliumhydroxidlösningen för att blandningen skall bli neutral?
18. Vilket pH har en vattenlösning som innehåller: a) 0,01 M HCl, b) 0,20 M HAc, c) 0,10 M
HAc och 0,10 M NaAc? (Ac = CH3COO-)
19. Beräkna blandningens pH då 300 ml 0,2 M NaAc blandas med 100 ml 0,4 M HAc.
20. Vad är pH i en blandning av 10 ml 0,05 M natriumacetat och 4 ml 0,2 M ättiksyra?
21. Till 120 ml 0,05 M natriumacetat sätts 40 ml 0,15 M saltsyra. Vad blir pH i blandningen?
22. pH i en vattenlösning av ättiksyra var 2,58. Vad blir pH i lösningen om 1 l av denna
lösning blandas med 1 l 0,30 M NaOH?
23. Hur gör man 1 l 0,01 M buffert med pH 4,50 från konc. ättiksyra (17,5 M), 1 M NaOH
och vatten?
24. Hur gör man 1 l 0,2 M buffert med pH 4,35 från en 2 M kaliumacetatlösning och
koncentrerad, ren ättiksyra (täthet 1,05 kg/l)?
25. Till 30 ml 0,15 M ammoniumkloridlösning sätts 5 ml 0,30 M ammoniaklösning. Vad blir
pH i blandningen? pKa för ammoniumjonen är 9,24.
26. Till 500 ml 0,15 M HCl sätts 10 ml koncentrerad (13 M) ammoniak. Vad blir pH i
lösningen?
27. Man önskar göra 1 l 0,25 M acetatbuffert med pH 4,3 och har till sitt förfogande vattenfri
NaOH och 1 M ättiksyra. Hur gör man?
28. Man önskar göra 1 liter 0,2 M acetatbuffert med pH 4,0. Till sitt förfogande har man en
3,5 M lösning av NaOH och en 2 M ättiksyra. Beskriv hur bufferten skall göras.
29. Man vill blanda till 1 l acetatbuffert med pH = 4,20 och koncentrationen 0,1 M. Till sitt
förfogande har man 1,0 M ättiksyra och vattenfritt natriumacetat. Hur ska man gå tillväga?
30. Man vill göra 1 liter 0,06 M acetatbuffert med pH 4,00. Utgångsmaterial är koncentrerad
ättiksyra (täthet 1,05 kg/l) och 2,5 M natriumacetat. Hur skall man gå tillväga?
31. Man vill göra 1 liter 0,20 M acetatbuffert med pH 5,00. Utgångsmaterial är koncentrerad
ättiksyra (täthet 1,05 kg/l), vattenfritt natriumacetat och vatten. Hur skall man gå tillväga?
32. Hur gör man 100 m1 0,06 M acetatbuffert med pH 5,20 om man har tillgång till 1 M
ättiksyra och 2 M NaOH?
33. Till 18 ml 0,30 M acetatbuffert med pH 5,05 sattes 8 ml 0,1 M NaOH. Vad blev pH?
34. Koncentrerad svavelsyra. 96 % (g/100 g), har en täthet av 1,84 kg/l. Hur många ml av
denna skall sättas till 1 l 0,3 M acetatbuffert med pH 5,05 för att pH skall bli 4,45?
35. En buffert med pH 2,80 och totalkoncentrationen 0,2 M består av mjölksyra och dess
natriumsalt, natriumlaktat. Till 10 ml av denna buffert sätts 2 ml 0,5 M NaOH. Vad blir
pH i bufferten? pKa för mjölksyra är 3,08.
36. I 500 ml 0,15 M vattenlösning av en svag enprotonig syra löstes 1,0 g vattenfri NaOH. pH
blev då 3,40. Vad blir pH om ytterligare 0,80 g NaOH löses?
37. En 0,2 M acetatbuffert har pH = 4,95. Hur mycket 0,2 M ättiksyra skall tillsättas till 25
m1 av bufferten för att pH skall bli 4,65?
Lösningar till några av talen
Tal nr. 25:
Detta ar ett exempel på beredning av en buffert genom blandning. Här blandas en viss mängd
av den svaga syran NH4+ (ammonium-jon) med en viss mängd av den svaga (och korresponderande) basen NH3 (ammoniak). Man får veta pKa för NH4+ samt volymer och koncentrationer av de svaga protolyterna. Vad blir pH?
MÄNGD NH4+ (uttryckt i mol) = volym × konc. = 0,03 × 0,15 mol = 0,0045 mol.
MÄNGD NH3 (uttryckt i mol) = volym × konc. = 0,005 × 0,30 mol = 0,0015 mol.
För att räkna ut pH använder vi buffertformeln. Som den vanligen skrivs ingår Cb och Ca, dvs
vi skulle behöva räkna om ovanstående mängder till koncentrationer genom att dividera med
volymen (som är = 0,03 + 0,005 l). Detta är emellertid onödigt eftersom volymen är
gemensam för bas och syra och kommer att försvinna i kvoten Cb/Ca. Vi får
pH = pKa + log(mängd bas/mängd syra). I detta fall
pH = 9,24 + log(0,0015/0,0045)
pH = 9,24 + log(1/3) = 9,24 – 0,4771 = 8,76
Tal nr. 32:
Ett exempel på beredning av buffert genom titrering. Här titreras den svaga syran HAc med
den starka basen OH-. Reaktionsformel:
HAc + OH- → Ac- + H2O
Detta är ingen egentlig jämvikt utan kan betraktas som en helt högerförskjuten reaktion, detta
då OH- är en stark bas och HAc är en svag syra. Däremot sker reaktionen förstås bara i den
utsträckning det överhuvudtaget finns tillgång på OH- resp. HAc. T.ex. finns det en mindre
mängd OH- än HAc kommer endast en del av HAc att övergå till Ac-, resten blir kvar som
HAc. OH--koncentrationen blir däremot försumbar (= 0) efter reaktionen. Återigen är det
klokt att räkna med MÄNGDER:
MÄNGD HAc + MÄNGD Ac- i den önskade bufferten: 0,1 × 0,06 mol = 0,006 mol.
MÄNGD HAc som måste tas blir alltså = 0.006 mol. Denna mängd finns i 0,006/1 liters
volym eftersom konc. = 1 M. Alltså: ta 0,006 l = 6 ml HAc-stamlösning.
Önskat pH var = 5,20. Enligt buffertformeln får man då
pH = 4,75 + log(mängd Ac-/mängd HAc), dvs mängd Ac-/mängd HAc = 2,818.
Det gäller nu att tillsätta lämplig mängd NaOH så att förhållandet ovan stämmer. Vi får alltså
mängd Ac-/mängd HAc = 2,818 (1)
mängd Ac- + mängd HAc = 0,006 (2)
Ac blir = HAc × 2,818, insätts i (2) och ger mängd HAc = 0,00157 mol
och mängd Ac- = 0,00443 mol. Volym NaOH blir då 0,00443/2 = 0,0022 liter = 2,2 ml.
Tal nr. 37:
Vi har alltså en acetatbuffert med pH = 4,95 men önskar sänka dess pH-värde till 4,65 genom
tillsats av HAc.
För att sänka pH i en buffert kan man antingen (a) tillsätta stark syra och på så sätt minska
kvoten Cb/Ca i buffertformeln (H3O+ + Ac- → HAc + H2O) eller (b) tillsätta svag syra vilket
också minskar kvoten Cb/Ca. I det här fallet är tydligen alternativ (b) aktuellt.
I en buffert finns ju en svag syra och dess svaga, korresponderande bas. Alltså bör 2 jämvikter
finnas, nämligen
HAc + H2O ⇄ Ac- + H3O+ (1)
Ac- + H2O ⇄ HAc + OH- (2)
Observera att båda dessa jämvikter är kraftigt vänsterförskjutna. Ser vi på (1) är ju HAc en
svag syra med begränsad tendens att reagera med H2O. I en buffert blir tendensen att reagera
ytterligare undertryckt av den stora mängd Ac- som finns i samma lösning (reaktion (1)
förskjuts At vänster i närvaro av Ac--jonerna). En svag syras redan från början mycket
måttliga dissociationsgrad blir alltså i en buffert ytterligare minskad pga närvaron av hög
koncentration av korresponderande bas. Samma resonemang giller för reaktion (2) som också
blir kraftigt vänsterförskjuten.
Kontentan av detta blir att de 2 jämvikterna ovan inte påverkas nämnvärt om man tillsätter
HAc eller Ac-. Dvs. mängd HAc efter tillsats = mängd HAc från början + tillsatt mängd HAc.
Samma för Ac-: mängd Ac- efter tillsats = mängd Ac- från början + tillsatt mängd Ac-.
Åter till talet: Vi måste räkna ut MÄNGD HAc och Ac- i bufferten med pH = 4,95. Detta görs
med buffertformeln, som ger (konc av Ac-)/(konc av HAc) = l ,585, kombinerat med vetskap
om totalkoncentrationen = konc av Ac- + konc av HAc = 0,2 M:
(konc av Ac-)/(konc av HAc) = l ,585 (1)
konc av Ac- + konc av HAc = 0,2 (2)
Man får konc av Ac- = 0,1226 M och konc av HAc = 0,0774 M. I 25 m1 volym finns
följande mängder: Ac- = 0,025 × 0,1226 mol och HAc = 0,05 × 0,0774 mol.
I den önskade bufferten fås genom buffertformeln att (konc av Ac-)/(konc av HAc) = 0,794,
vilket alltså innebär att mängd Ac- / mängd HAc = 0,794. Vi vet mängden Ac-, den är
oförändrat = 0,025 × 0,1226 mol. Alltså blir mängden HAc = 0,025 × 0,1226/0,794 mol =
0,00386 mol. Från början fanns 0,025 × 0,0774 mol = 0,00194 mol. Skillnad : 0,00386 –
0,00194 mol = 0,00192 mol. Ska denna mängd tas från en 0,2 M HAc-lösning måste
0,00192/0,2 liter = 0,0096 l = 9,6 ml avtas.
Svar
1a
1b
1c
2a
2b
3a
3b
4a
4b
4c
4d
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
1,7
3,2
7,0
12,3
10,8
1,30; 1,00; 0,82
3,02; 2,88; 2,79
9,22
2,53
2,59
11,41
8,7
5,3
2,5
2,2
8,8
4,0
1 pH-enhet
0,011
8,5
7,48
12,8
165
17
18a
18b
18c
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
2,5
2,0
2,72
4,75
4,93
4,55
3,1
5,28
0,57 (HAc); 3,6 (NaOH)
8,2 (HAc); 28,5 (KAc)
8,76
9,11
2,62 (NaOH); 250 (HAc)
8,6 (NaOH); 100 (HAc)
78 (HAc); 1,80 (NaAc)
2,91 (HAc); 3,62 (NaAc)
4,11 (HAc); 10,5 (NaAc)
6 (HAc); 2,21 (NaOH)
5,39
2,77
3,81
3,88
9,6
