Vypočtení pH slabé kyseliny je o něco složitější než stanovení pH a silná kyselina protože slabé kyseliny se ve vodě úplně disociují. Naštěstí vzorec pro výpočet pH je jednoduché. Tady je to, co děláte.
Klíčové cesty: pH slabé kyseliny
- Nalezení pH slabé kyseliny je o něco složitější než nalezení pH silné kyseliny, protože kyselina se úplně nerozpadá na její ionty.
- Rovnice pH je stále stejná (pH = -log [H+]), ale musíte použít disociační konstantu kyseliny (KA) najít [H+].
- Existují dvě hlavní metody řešení koncentrace vodíkových iontů. Jeden zahrnuje kvadratickou rovnici. Druhý předpokládá, že slabá kyselina sotva disociuje ve vodě a přibližuje pH. Který z nich si vyberete, záleží na tom, jak přesně potřebujete odpověď. Pro domácí úkoly použijte kvadratickou rovnici. Pro rychlý odhad v laboratoři použijte aproximaci.
pH slabé kyseliny
Jaké je pH 0,01 M roztoku kyseliny benzoové?
Zadáno: kyselina benzoová KA= 6,5 x 10-5
Řešení
Kyselina benzoová se disociuje ve vodě jako:
C6H5COOH → H+ + C6H5VRKAT-
Vzorec pro KA je:
KA = [H+] [B-] / [HB]
kde:
[H+] = koncentrace H+ ionty
[B-] = koncentrace iontů konjugovaných bází
[HB] = koncentrace nedisociovaných molekul kyseliny
pro reakci HB → H+ + B-
Kyselina benzoová disociuje jeden H+ ion pro každý C6H5VRKAT- ion, takže [H+] = [C6H5VRKAT-].
Nechť x představuje koncentraci H+ který disocioval od HB, pak [HB] = C - x kde C je počáteční koncentrace.
Zadejte tyto hodnoty do KA rovnice:
KA = x · x / (C-x)
KA = x² / (C - x)
(C - x) KA = x²
x² = CKA - xKA
x² + KAx - CKA = 0
Vyřešte pro x pomocí kvadratické rovnice:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-KA + (KA² + 4CKA)½]/2
** Poznámka ** Technicky existují dvě řešení pro x. Protože x představuje koncentraci iontů v roztoku, nemůže být hodnota pro x záporná.
Zadejte hodnoty pro KA a C:
KA = 6,5 x 10-5
C = 0,01 M
x = {-6,5 x 10-5 + [(6,5 x 10)-5) + 4 (0,01) (6,5 x 10)-5)]½}/2
x = (-6,5 x 10)-5 + 1,6 x 10-3)/2
x = (1,5 x 10-3)/2
x = 7,7 x 10-4
Najít pH:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10)-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Odpovědět
Hodnota pH 0,01 M roztoku kyseliny benzoové je 3,11.
Řešení: Rychlá a špinavá metoda k nalezení slabé kyseliny pH
Většina slabé kyseliny stěží disociovat v roztoku. V tomto roztoku jsme našli pouze kyselinu disociovaný o 7,7 x 10-4 M. Původní koncentrace byla 1 x 10-2 nebo 770krát silnější než disociovaná koncentrace iontů.
Hodnoty pro C - x by pak byly velmi blízko C, aby se zdály nezměněné. Pokud v K nahradíme C (C - x)A rovnice,
KA = x² / (C - x)
KA = x² / C
S tím není třeba používat kvadratická rovnice vyřešit pro x:
x² = KA·C
x² = (6,5 x 10-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Najděte pH
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8,06 x 10)-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Všimněte si, že dvě odpovědi jsou téměř totožné s rozdílem pouze 0,02. Všimněte si také, že rozdíl mezi x x první metody a x x je pouze 0,000036 M. Pro většinu laboratorních situací je druhá metoda „dost dobrá“ a mnohem jednodušší.
Před nahlášením hodnoty zkontrolujte svou práci. Hodnota pH slabé kyseliny by měla být nižší než 7 (ne neutrální) a obvykle je nižší než hodnota silné kyseliny. Všimněte si, že existují výjimky. Například, pH kyseliny chlorovodíkové je 3,01 pro 1 mM roztok, zatímco pH kyseliny fluorovodíkové je také nízká, s hodnotou 3,27 pro 1 mM roztok.
Zdroje
- Bates, Roger G. (1973). Stanovení pH: teorie a praxe. Wiley.
- Covington, A. K.; Bates, R. G.; Durst, R. A. (1985). "Definice hodnot pH, standardní referenční hodnoty, měření pH a související terminologie". Pure Appl. Chem. 57 (3): 531–542. doi:10,1351 / pac198557030531
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Anorganická chemie (2. vydání). Prentice Hall. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J. (2010). "Sto let pH". Žurnál chemického vzdělávání. 87 (1): 30–32. doi:10,1021 / ed800002c
- Miessler G. L.; Tarr D.A. (1998). Anorganická chemie (2. vydání). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.