Buffertformeln

Nej, det stämmer inte särskilt bra.

Det är för att versionen av buffertformeln som används på gymnasiet är en förenkling. Ekvationen ska egentligen innehålla kvoten mellan syrans och basens aktiviteter och inte deras koncentrationer:

$pH = p{K}_a -\log \frac{\left\{syra\right\}}{\left\{bas\right\}}$

Man brukar skriva aktiviteter med {klamrar} istället för [hakparenteser] för att skilja det från koncentrationer. Aktivitet brukar jämföras med "effektiv koncentration", d.v.s. en lösning som innehåller en viss koncentration av ett ämne kan rent kemiskt bete sig som att den hade en annan koncentration (på gymnasiet och i många andra fall brukar man bortse från detta i beräkningarna). Aktiviteten fås som en aktivitetskoefficient multiplicerat med koncentrationen och alla jonslag i lösningen har olika aktivitetskoefficienter. Man kan beräkna deras värden genom att först räkna ut lösningens jonstyrka och sedan läsa av respektive koefficients värde i ett diagram eller använda någon ekvation (om du vill veta mer, testa t.ex. att googla efter "Debye-Hückel theory").

Jag gjorde en snabb beräkning och fick jonstyrkan i lösningen till 0,10 M. I diagrammet nedan kan du se att vätekarbonatjonens aktivitetskoefficient då har värdet 0,77 medan motsvarande värde för karbonatjonen är 0,37.

Multiplicera det med koncentrationerna så får du att aktiviteten hos vätekarbonatjonen är 0,01925 medan aktiviteten hos karbonatjonen är 0,00925 (notera att aktivitet saknar enhet). Sätt in värdena i buffertformeln så ser du att det egentliga pH-värdet kommer att ligga närmare 10,01.

$pH=10,33-\log \frac{0,01925}{0,00925}\approx 10,01$

I praktiken är det dock enklare att väga upp ämnena, blanda lösningarna men spara en liten del av den ena lösningen. Sedan kan man mäta pH i bufferten och försiktigt tillsätta det man sparade tills pH-värdet är rätt.

Tack! När jag läste kemi hoppade vi över de där avsnitten om aktivitet.