Изчисляването на pH на слаба киселина е малко по-сложно от определянето на pH на a силна киселина защото слабите киселини не се разделят напълно във водата. За щастие формула за изчисляване на pH е просто. Ето какво правите.
Ключови заведения: pH на слаба киселина
- Намирането на рН на слаба киселина е малко по-сложно от намирането на рН на силна киселина, тъй като киселината не се разделя напълно на нейните йони.
- PH уравнението все още е същото (pH = -log [H+]), но трябва да използвате константата на дисоциацията на киселина (Kа) за намиране [H+].
- Има два основни метода за решаване на концентрацията на водородни йони. Единият включва квадратното уравнение. Другият предполага, че слабата киселина едва се дисоциира във вода и се доближава до pH. Кой от тях ще изберете зависи от това колко точен трябва да бъде отговорът. За домашна работа използвайте квадратното уравнение. За бърза оценка в лабораторията използвайте приближението.
pH на проблем със слаба киселина
Какво е рН на 0,01 М разтвор на бензоена киселина?
Като се има предвид: бензоена киселина Kа= 6,5 х 10-5
Решение
Бензоената киселина се разделя във вода като:
° С6Н5COOH → H+ + С6Н5COO-
Формулата за Kа е:
Kа = [H+] [B-] / [HB]
където:
[Н+] = концентрация на Н+ йони
[B-] = концентрация на конюгирани базови йони
[HB] = концентрация на неразделени молекули киселина
за реакция НВ → Н+ + Б-
Бензоената киселина дисоциира едно Н+ йон за всеки С6Н5COO- йон, така че [H+] = [С6Н5COO-].
Нека х представлява концентрацията на Н+ който се разделя от НВ, тогава [НВ] = С - х, където С е началната концентрация.
Въведете тези стойности в Kа уравнение:
Kа = x · x / (C-x)
Kа = x² / (C - x)
(C - x) Kа = x²
x² = CKа - xKа
x² + Kаx - CKа = 0
Решете за x с помощта на квадратното уравнение:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2а
х = [-Ка + (Ка² + 4CKа)½]/2
** Забележка ** Технически има две решения за x. Тъй като x представлява концентрация на йони в разтвора, стойността за x не може да бъде отрицателна.
Въведете стойности за Kа и С:
Kа = 6,5 х 10-5
С = 0.01 М
x = {-6.5 x 10-5 + [(6.5 x 10-5) 2 + 4 (0,01) (6,5 х 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
Намерете pH:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 х 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Отговор
РН на 0,01 М разтвор на бензоена киселина е 3,11.
Решение: Бърз и мръсен метод за намиране на слабо киселинно pH
най-много слаби киселини едва дисоциира в разтвор. В този разтвор открихме само киселината разграничаващ със 7,7 x 10-4 М. Първоначалната концентрация е 1 х 10-2 или 770 пъти по-силен от разединените йонна концентрация.
Стойностите за C - x тогава биха били много близки до C, за да изглеждат непроменени. Ако заменим C за (C - x) в Kа уравнение,
Kа = x² / (C - x)
Kа = x² / C
С това няма нужда да използвате квадратно уравнение за решаване на х:
x² = Kа·° С
x² = (6.5 x 10-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Намерете pH
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8.06 х 10-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Обърнете внимание, че двата отговора са почти идентични само с 0,02 разлика. Също така забележете разликата между x на първия метод и x на втория метод е само 0,000036 M. В повечето лабораторни ситуации вторият метод е "достатъчно добър" и много по-прост.
Проверете работата си, преди да отчетете стойност. PH на слаба киселина трябва да бъде по-нисък от 7 (не е неутрален) и обикновено е по-малък от стойността за силна киселина. Имайте предвид, че има изключения. Например, рН на солна киселина е 3,01 за 1 mM разтвор, докато рН на флуороводородна киселина също е ниска, със стойност 3,27 за 1 mM разтвор.
Източници
- Бейтс, Роджър Г. (1973). Определяне на pH: теория и практика. Уайли.
- Ковингтън, А. К.; Бейтс, Р. G.; Дърст, Р. А. (1985). „Определения на pH скали, стандартни референтни стойности, измерване на pH и свързаната с тях терминология“. Чисто приложение. Chem. 57 (3): 531–542. DOI:10,1351 / pac198557030531
- Housecroft, C. Е.; Шарп, А. Г. (2004). Неорганична химия (2-ро изд.). Зала Prentice. ISBN 978-0130399137.
- Майърс, Роли Дж. (2010). „Сто години pH“. Списание за химическо образование. 87 (1): 30–32. DOI:10,1021 / ed800002c
- Miessler G. L.; Tarr D .A. (1998). Неорганична химия (2-ро изд.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.