Podcast na Výpočty v acidobazické rovnováze a elektrochemii

Kapitoly

Mýtus o pH

Kouzlo pufrů

Jak si vyrobit pufr

Síla disociace

Měření vodivosti

Závěrečné shrnutí

Přepis

Adam: Většina lidí si myslí, že když do kyseliny přidáte sůl, tak se prostě zneutralizuje a pH se pohne k sedmičce. Ale co kdybych vám řekl, že přidání správné soli může pH naopak stabilizovat?

Barbora: Přesně tak, Adame. Je to jeden z nejzajímavějších triků v chemii. Místo velké změny vytvoříte něco, co se změně pH brání.

Adam: Zní to jako superhrdina z laboratoře. Posloucháte Studyfi Podcast.

Barbora: A ten superhrdina se jmenuje pufr. Je to roztok slabé kyseliny a její soli, nebo slabé zásady a její soli. Funguje jako chemický polštář, který tlumí změny pH.

Adam: Takže když mám třeba roztok kyseliny octové a přidám k ní octan sodný, což je její sůl... co se stane s pH?

Barbora: Skvělá otázka. Pro výpočet použijeme Hendersonovu-Hasselbalchovu rovnici. Když vezmeme půl litru 0,1 molární kyseliny octové a přidáme 5 gramů octanu sodného, pH se ustálí na hodnotě 4,78.

Adam: Takže to můžu přesně spočítat? Žádné hádání?

Barbora: Přesně tak. Jen dosadíš koncentrace a disociační konstantu. Je to elegantní a předvídatelné.

Adam: Dobře, a co když nemám po ruce tu správnou sůl? Můžu si pufr nějak vyrobit přímo v roztoku?

Barbora: Ano! A to je ještě zajímavější. Představ si, že máš 100 ml 0,02 molární kyseliny octové a přidáš do ní trošku pevného hydroxidu sodného, třeba 48 miligramů.

Adam: Hydroxid je přece silná zásada, to by mělo pH vystřelit nahoru, ne?

Barbora: Částečně ano, ale ten hydroxid zreaguje s částí kyseliny octové a vytvoří její sůl – octan sodný. Takže si tu sůl vyrobíš přímo v roztoku!

Adam: Takže si ta zásada vytvoří vlastního parťáka, aby spolu mohli tvořit pufr?

Barbora: V podstatě ano! Je to takový chemický kutil. A výsledné pH v tomto případě bude 4,93.

Adam: Super. Teď opusťme pufry. Co disociace? Jak zjistím, jak koncentrovaný roztok musím mít, aby se mi látka rozpadla třeba z 25 procent?

Barbora: To je skvělý příklad na stupeň disociace, označovaný jako alfa. Řekněme, že máme piperidin, slabou zásadu. Známe jeho disociační konstantu. Pak už jen dosadíme do jednoduchého vzorce, který z té konstanty vychází.

Adam: A výsledek?

Barbora: Aby byl piperidin disociovaný z 25 %, potřebuješ koncentraci zhruba 0,019 mol/l. Zajímavé je, že čím zředěnější roztok, tím víc je disociovaný. Pro 80% disociaci bys potřeboval mnohem nižší koncentraci.

Adam: A dá se disociace nějak měřit v praxi? Třeba v laboratoři?

Barbora: Jistě, pomocí vodivosti. Ionty v roztoku vedou elektrický proud. Čím víc je látka disociovaná, tím víc iontů tam je a tím lépe roztok vede.

Adam: Takže vezmu konduktometr, změřím vodivost roztoku amoniaku a... co dál?

Barbora: Přesně. Z měrné vodivosti a koncentrace spočítáš takzvanou molární vodivost. Tu pak porovnáš s tabulkovou hodnotou pro plně disociovanou látku a získáš stupeň disociace. Z něj už snadno vypočítáš disociační konstantu. Pro 0,1 molární amoniak to vyjde 1,83 kráte 10 na mínus pátou.

Adam: Takže abychom to shrnuli. Pufry jsou směsi, které stabilizují pH. Můžeme je buď namíchat, nebo vytvořit přímo v roztoku. A stupeň disociace nám říká, jak moc se látka rozpadá na ionty, což můžeme změřit třeba pomocí vodivosti.

Barbora: Krásně shrnuto. Nejsou to žádná kouzla, jen elegantní chemické principy.

Adam: Díky moc, Barboro. A vám děkujeme za poslech. U dalšího dílu Studyfi Podcast se těšíme na slyšenou!