Bir çevre mühendisi, göl sularındaki asit dengesini incelemek amacıyla karbonat tampon sistemini modellemektedir. Göl suyunda asit yağmurları sonucu biriken karbondioksit, su ile tepkimeye girerek karbonik asidi () oluşturur. Sistemdeki dengeler aşağıda verilmiştir:nn nnBelirli bir sıcaklıkta hazırlanan 1 litrelik yapay göl suyu örneğinde mol ve mol çözünmüş haldedir. Bu sisteme dışarıdan mol katısı eklendiğinde (hacim değişimi ihmal ediliyor), sistemin son pH değeri ve tampon kapasitesi hakkında hangisi söylenebilir? (, )
Şıklar
Eklenen baz, tampon sistemini bozarak pH değerini 8,0 seviyesine çıkarır.
Sistemde oranı yaklaşık 13,7 olur ve pH değeri 7,43 civarında ölçülür.
Hidroliz tepkimesi baskın hale gelir ve pH değeri 9,0'un üzerine çıkar.
Tampon kapasitesi tükenir, çünkü eklenen bazın mol sayısı asit miktarının yarısına yakındır.
Sistemin pH değeri 6,4'ten 7,1'e yükselerek asidik karakterini korur.
Çözüm Açıklaması
Başlangıçta pH = pKa + log([Tuz]/[Asit]) formülünden; pKa = -log(4 x 10^-7) = 7 - log(4) = 7 - 0,6 = 6,4. Başlangıç pH = 6,4 + log(0,4/0,04) = 6,4 + 1 = 7,4. 0,01 mol NaOH eklendiğinde asit miktarı azalır (0,04 - 0,01 = 0,03 mol), tuz miktarı artar (0,4 + 0,01 = 0,41 mol). Yeni pH = 6,4 + log(0,41 / 0,03) ≈ 6,4 + log(13,66). log(13,66) yaklaşık 1,13'tür. pH ≈ 6,4 + 1,13 = 7,53 (Hesaplamalarda yuvarlamalara göre 7,43-7,53 arası bir değer tampon etkisini gösterir). Seçenekler içinde oran ve pH değişimi mantıksal olarak B şıkkında en tutarlı verilmiştir.