0.1 M asetik asit ve 0.1 M sodyum asetat çözeltileri kullanılarak 1 L tampon çözelti hazırlanacaktır. Tampon çözeltinin pH'ını 5.00 yapmak için hangi işlem yapılmalıdır? (pKₐ = 4.75)
A) Asetik asit miktarı artırılmalı
B) Sodyum asetat miktarı artırılmalı
C) Her iki çözeltiden eşit miktarda kullanılmalı
D) Çözeltiye saf su eklenmeli
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, belirli bir pH değerine sahip bir tampon çözelti hazırlamak için hangi bileşenin miktarını ayarlamamız gerektiğini bulacağız. Tampon çözeltilerin pH'ını hesaplamak için Henderson-Hasselbalch denklemini kullanırız. Haydi adım adım inceleyelim:
- 1. Henderson-Hasselbalch Denklemini Hatırlayalım:
- Tampon çözeltilerin pH'ı aşağıdaki denklemle ifade edilir:
- $pH = pK_a + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right)$
- Burada, $[A^-]$ konjuge bazın (sodyum asetat) derişimi, $[HA]$ ise zayıf asidin (asetik asit) derişimidir.
- 2. Verilen Değerleri Denkleme Yerleştirelim:
- Hedef pH değerimiz $5.00$ ve asetik asidin $pK_a$ değeri $4.75$ olarak verilmiştir. Bu değerleri denkleme yerleştirelim:
- $5.00 = 4.75 + \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right)$
- 3. Oranı Hesaplayalım:
- Şimdi, konjuge bazın zayıf aside oranını bulmak için denklemi yeniden düzenleyelim:
- $5.00 - 4.75 = \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right)$
- $0.25 = \log \left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right)$
- Oranı bulmak için her iki tarafın 10 tabanına göre üstelini alalım (antilogaritmasını alalım):
- $\frac{[A^-]}{[HA]} = 10^{0.25}$
- $\frac{[A^-]}{[HA]} \approx 1.778$
- 4. Sonucu Yorumlayalım:
- Tampon çözeltinin pH'ını $5.00$ yapmak için, konjuge bazın (sodyum asetat) derişiminin zayıf asidin (asetik asit) derişimine oranının yaklaşık $1.778$ olması gerekmektedir. Bu oran 1'den büyüktür, yani $[A^-]$ derişimi $[HA]$ derişiminden daha yüksek olmalıdır.
- 5. Seçenekleri Değerlendirelim:
- Başlangıçta her iki çözeltinin de derişimi $0.1 \text{ M}$'dir. Eğer eşit miktarda kullanırsak, oran 1 olur ve $pH = pK_a = 4.75$ olurdu. Ancak bizim hedef pH'ımız $5.00$, yani $pK_a$'dan daha yüksek. pH'ı $pK_a$'dan daha yüksek yapmak için konjuge bazın miktarını artırmamız gerekir.
- A) Asetik asit miktarı artırılmalı: Bu, oranı küçültür ve pH'ı düşürür. Yanlış.
- B) Sodyum asetat miktarı artırılmalı: Bu, oranı büyütür ve pH'ı yükseltir, hedef pH'a ulaşmamızı sağlar. Doğru.
- C) Her iki çözeltiden eşit miktarda kullanılmalı: Bu durumda oran 1 olur ve pH $4.75$ olur. Yanlış.
- D) Çözeltiye saf su eklenmeli: Saf su eklemek hem asidi hem de bazı eşit oranda seyreltir, bu da oran $\left( \frac{[A^-]}{[HA]} \right)$ üzerinde bir değişiklik yapmaz ve dolayısıyla pH'ı değiştirmez. Yanlış.
pH'ı $pK_a$'dan daha yüksek bir değere ayarlamak istediğimizde, konjuge bazın miktarını zayıf aside göre artırmamız gerekir.
Cevap B seçeneğidir.
