Izračunavanje pH slabe kiseline malo je složenije od određivanja pH vrijednosti a jaka kiselina jer slabe kiseline ne disociraju u potpunosti u vodi. Srećom formula za izračunavanje pH je jednostavno. Evo što radite.
Ključni postupci: pH slabe kiseline
- Pronalaženje pH slabe kiseline malo je složenije od pronalaženja pH jake kiseline jer se kiselina ne disocira u potpunosti na njene ione.
- Jednadžba pH je i dalje ista (pH = -log [H+]), ali trebate koristiti konstantu disocijacije kiseline (K) pronaći [H+].
- Postoje dvije glavne metode rješavanja koncentracije vodikovih iona. Jedna uključuje kvadratnu jednadžbu. Drugi pretpostavlja da se slaba kiselina jedva disocira u vodi i približava pH. Koji ćete odabrati, ovisi o tome koliko vam je točan odgovor potreban. Za domaću zadaću upotrijebite kvadratnu jednadžbu. Za brzu procjenu u laboratoriju koristite aproksimaciju.
pH problema sa slabom kiselinom
Koliki je pH 0,01 M otopine benzojeve kiseline?
S obzirom na: benzojeva kiselina K= 6,5 x 10-5
Riješenje
Benzojeva kiselina disocira u vodi kao:
C6H5COOH → H+ + C6H5GUGUTATI-
Formula za K je:
K = [H+] [B-] / [HB]
gdje:
[H+] = koncentracija H+ ioni
[B-] = koncentracija konjugiranih baznih iona
[HB] = koncentracija molekule neodvojive kiseline
za reakciju HB → H+ + B-
Benzojeva kiselina disocira jedan H+ ion za svaki C6H5GUGUTATI- iona, pa [H+] = [C6H5GUGUTATI-].
Neka x predstavlja koncentraciju H+ koji se disocira od HB, tada je [HB] = C - x gdje je C početna koncentracija.
Unesite ove vrijednosti u polje K jednadžba:
K = x · x / (C-x)
K = x² / (C - x)
(C - x) K = x²
x² = CK - xK
x² + Kx - CK = 0
Riješite za x pomoću kvadratne jednadžbe:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-K + (K² + 4CK)½]/2
** Napomena ** Tehnički gledano, postoje dva rješenja za x. Budući da x predstavlja koncentraciju iona u otopini, vrijednost za x ne može biti negativna.
Unesite vrijednosti za K i C:
K = 6,5 x 10-5
C = 0,01 M
x = {-6,5 x 10-5 + [(6,5 x 10)-5) ² + 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
Pronađite pH:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Odgovor
PH 0,01 M otopine benzojeve kiseline je 3,11.
Rješenje: Brza i prljava metoda pronalaženja pH slabe kiseline
Najviše slabe kiseline jedva disociraju u otopini. U ovom rješenju pronašli smo samo kiselinu Disociranim za 7,7 x 10-4 M. Izvorna koncentracija bila je 1 x 10-2 ili 770 puta jači od disociranih koncentracija iona.
Tada bi vrijednosti za C - x bile vrlo blizu C i činile bi se nepromijenjene. Ako zamijenimo C za (C - x) u K jednadžba,
K = x² / (C - x)
K = x² / C
Uz to, nema potrebe koristiti kvadratna jednadžba riješiti za x:
x² = K· C
x² = (6,5 x 10)-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Pronađite pH
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8,06 x 10)-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Imajte na umu da su dva odgovora gotovo identična sa samo 0,02 razlike. Također uočite da je razlika između x prve metode i x druge metode samo 0,000036 M. U većini laboratorijskih situacija, druga metoda je "dovoljno dobra" i puno jednostavnija.
Provjerite svoj rad prije nego što prijavite vrijednost. PH vrijednosti slabe kiseline trebao bi biti manji od 7 (nije neutralna) i obično je manji od vrijednosti za jaku kiselinu. Imajte na umu da postoje iznimke. Na primjer, pH klorovodične kiseline je 3,01 za otopinu od 1 mM, dok je pH fluorovodične kiseline je također niska, s vrijednošću od 3,27 za otopinu od 1 mM.
izvori
- Bates, Roger G. (1973). Određivanje pH: teorija i praksa. Wiley.
- Covington, A. K.; Bates, R. G.; Durst, R. A. (1985). "Definicije pH ljestvice, standardne referentne vrijednosti, mjerenje pH i odgovarajuća terminologija". Čista Appl. Chem. 57 (3): 531–542. dOI:10,1351 / pac198557030531
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Neorganska kemija (2. izd.). Dvorana Prentice. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J. (2010). "Sto godina pH". Časopis za kemijsko obrazovanje. 87 (1): 30–32. dOI:10,1021 / ed800002c
- Miessler G. L.; Tarr D .A. (1998). Anorganska kemija (2. izd.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.