Буферный раствор + многокомпонентная система

[Phytologist]

Любимая работа приподнесла мне хитроумную задачку!

Хотелось бы услышать ваше мнение относительно правильности её решения.

 

Итак, имеется питательная среда (водный раствор неорганических солей), содержащий 2 mM органического буфера MES (C₆H₁₃NO₄S, pK_a 6,15 при 20°С).

Сколько миллилитров 100 mM KOH нужно добавить, чтобы pH раствора увеличился с 5,5 до 6,5 (при 20°С)?

 

Вот решение:

MES (он же 2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid) выглядит вот так:

 

 

Это соединение представляет собой слабую органическую кислоту, которая в растворе, стало быть, диссоциирует по следующей схеме:

MES ↔ MES^- + H⁺

При добавлении сильного основания (KOH) к раствору равновесие будет смещаться вправо, причём количество MES^- будет эквивалентно количеству доваленной щёлочи.

Уравнение Гендерсона-Гассельбаха в нашем случае будет иметь следующий вид:

 

Теперь подсчитаем, сколько моль щёлочи нужно было бы добавить к исходному буферному раствору, если бы нам нужно было установить

pH 5,5:

 

 

... и pH 6,5:

 

Получается, что для изменения pH c 5,5 до 6,5 нужно добавить в систему

Легко подсчитать, что такое количество вещества содержится в 10,17 ml данного нам 100 mM KOH.

 

Но это всё упрощённый вариант расчётов, неорганическими солями в растворе я пренебрёг. В нём содержатся mM-количества нитратов K и Ca, сульфата Mg, хлорида K + μM-количества сульфатов Cu, Zn, Co. Я так понимаю, принципиальным образом pH раствора они изменить не могут. Есть только 2 соединения в этом растворе, которые, скорее всего могли бы поменять pH незабуференного раствора: 0,1 mM K₂HPO₄ и 15 μM H₃BO₃. Но их концентрации по сравнению с концентрацией буфера (2 mM) очень малы, поэтому их в расчёт можно не брать. Так ведь? Если не так, то каким образом сделать поправку на эти соединения в моих вычислениях?

Изменено 7 Марта, 2014 в 20:53 пользователем Phytologist