Почему pH сначала меняется медленно, а потом резко падает?

Пологий участок — буферная область: добавленные H⁺ нейтрализуются A⁻ и переходят в HA, поэтому lg([A⁻]/[HA]) меняется слабо. Когда основание почти израсходовано, новые H⁺ остаются в растворе, и pH падает — это предел буферной ёмкости.

Что означает равенство pH = pKa?

Тогда lg([A⁻]/[HA]) = 0, то есть [HA] = [A⁻]. В этой точке буферная ёмкость максимальна: раствор лучше всего держит pH и при добавлении кислоты, и при добавлении основания.

Что будет, если добавить сильное основание вместо кислоты?

Реакция другая: OH⁻ + HA → A⁻ + H₂O. Слабая кислота расходуется, сопряжённое основание накапливается; pH медленно растёт в буферной области по тому же уравнению Гендерсона–Хассельбаха. Здесь разобрано только добавление кислоты.

Иконки «молей» — это настоящие молекулы?

Нет. Каждая иконка — крупная порция вещества (например, миллимоль). Воду и посторонние ионы не показывают, чтобы была видна стехиометрия: один моль H⁺ забирает один моль A⁻.

Буферный раствор

Уравнение Гендерсона–Хассельбаха и кривая pH при добавлении сильной кислоты к смеси HA/A⁻.

О модели

Буферный раствор — смесь слабой кислоты HA и её сопряжённого основания A⁻ — сопротивляется резкому изменению pH при добавлении сильной кислоты или сильного основания. pH в буферной области даёт уравнение Гендерсона–Хассельбаха: pH = pKa + lg([A⁻]/[HA]). Добавленные H⁺ связываются основанием: H⁺ + A⁻ → HA; отношение [A⁻]/[HA] меняется медленно, пока не исчерпана буферная ёмкость. На экране — стехиометрия в молях и кривая pH против добавленной сильной кислоты; рядом — те же моли H⁺ в воде без буфера. Идеальный раствор, постоянная температура, объём не меняется от титранта; сильную кислоту считают источником свободных H⁺.

Для кого: 10–11 класс и общая химия: кислотно-основные равновесия, буферы, кривые титрования.

Ключевые понятия

уравнение Гендерсона–Хассельбаха
буферная ёмкость
сопряжённая пара кислота–основание
pH
pKa
кривая титрования
буферная область

Как это работает

Буфер держит pH, потому что добавленные протоны поглощает сопряжённое основание A⁻. Пока обе формы HA и A⁻ есть в заметных количествах, pH ≈ pKa + lg([A⁻]/[HA]). Когда A⁻ исчерпан, ёмкость кончается и pH падает к значению для сильной кислоты. На графике синяя кривая — буфер, красная — те же моли H⁺ в воде.

Основные формулы

pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA])

Часто задаваемые вопросы

Почему pH сначала меняется медленно, а потом резко падает?: Пологий участок — буферная область: добавленные H⁺ нейтрализуются A⁻ и переходят в HA, поэтому lg([A⁻]/[HA]) меняется слабо. Когда основание почти израсходовано, новые H⁺ остаются в растворе, и pH падает — это предел буферной ёмкости.
Что означает равенство pH = pKa?: Тогда lg([A⁻]/[HA]) = 0, то есть [HA] = [A⁻]. В этой точке буферная ёмкость максимальна: раствор лучше всего держит pH и при добавлении кислоты, и при добавлении основания.
Что будет, если добавить сильное основание вместо кислоты?: Реакция другая: OH⁻ + HA → A⁻ + H₂O. Слабая кислота расходуется, сопряжённое основание накапливается; pH медленно растёт в буферной области по тому же уравнению Гендерсона–Хассельбаха. Здесь разобрано только добавление кислоты.
Иконки «молей» — это настоящие молекулы?: Нет. Каждая иконка — крупная порция вещества (например, миллимоль). Воду и посторонние ионы не показывают, чтобы была видна стехиометрия: один моль H⁺ забирает один моль A⁻.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 65 в «Химия».

Вся категория →

Школьные