Как рассчитать pH слабой кислоты

Расчет pH слабой кислоты немного сложнее, чем определение pH сильной кислоты, потому что слабые кислоты не полностью диссоциируют в воде. К счастью, формула расчета pH проста. Вот что вы делаете.

Ключевые выводы: pH слабой кислоты

  • Определение pH слабой кислоты немного сложнее, чем определение pH сильной кислоты, потому что кислота не полностью диссоциирует на свои ионы.
  • Уравнение pH по-прежнему остается то же самое (pH = -log [H + ]), но вам нужно использовать константу кислотной диссоциации (K a ), чтобы найти [H + ].
  • Существует два основных метода решения для концентрации ионов водорода. Один связан с квадратным уравнением. Другой предполагает, что слабая кислота почти не диссоциирует в воде и приближается к pH. Какой из них вы выберете, зависит от того, насколько точным вам нужен ответ. В качестве домашнего задания используйте квадратное уравнение. Для быстрой оценки в лабораторных условиях используйте приближение.

pH фактора слабой кислоты

Что такое pH 0,01 М раствора бензойной кислоты?

Дано: бензойная кислота K a = 6,5 x 10 -5

Раствор

Бензойная кислота диссоциирует в воде как:

C 6 H 5 COOH → H + + C 6 H 5 COO

Формула для K a :

K a = [ H + ] [B ]/[HB]

где:
[H + ] = концентрация ионов H +
[B ] = концентрация сопряженных основных ионов
[HB] = концентрация недиссоциированных молекул кислоты
для реакции HB → H + + B

Бензойная кислота диссоциирует один ион H + на каждый C 6 H 5 COO – ion, поэтому [H + ] = [C 6 H 5 COO ].

Пусть x представляет концентрацию H + , которая отделяется от HB, затем [HB] = C – x, где C – начальная концентрация.

Введите эти значения в уравнение K a :

K a = x · x/(C -x)
K a = x²/(C – x)
(C – x) K a = x²
x² = CK a – xK a
x² + K a x – CK a = 0

Решите относительно x, используя квадратное уравнение:

x = [-b ± (b² – 4ac) ½ ]/2a

x = [-K a + (K a ² + 4CK a ) ½ ]/2

** Примечание ** Технически есть два решения для x. Поскольку x представляет собой концентрацию ионов в растворе, значение x не может быть отрицательным..

Введите значения для K a и C:

K a = 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

Найти pH:

pH = -log [H + ]

pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10 -4 )
pH = – (- 3,11)
pH = 3,11

Ответ

pH 0,01 М раствора бензойной кислоты составляет 3,11.

Раствор : Быстрый и грязный метод определения pH слабой кислоты

Большинство слабых кислот практически не диссоциируют в растворе. В этом растворе мы обнаружили, что кислота диссоциирует только на 7,7 x 10 -4 М. Исходная концентрация была 1 x 10 -2 или в 770 раз сильнее, чем концентрация диссоциированных ионов.

Значения для C – x тогда были бы очень близки к C, чтобы казаться неизменными. Если мы заменим C вместо (C – x) в уравнении K a ,

K a = x²/(C – x)
K a = x²/C

При этом нет необходимости использовать квадратное уравнение для решения относительно x:

x² = K a · C

x² = (6,5 x 10 -5 ) (0,01)
x² = 6,5 x 10 -7
x = 8.06 x 10 -4

Найти pH

pH = -log [H + ]

pH = -log (x)
pH = -log (8.06 x 10 -4 )
pH = – (- 3.09)
pH = 3,09

Обратите внимание, что два ответа почти идентичны с разницей всего в 0,02. Также обратите внимание, что разница между x первого метода и x второго метода составляет всего 0,000036 M. Для большинства лабораторных ситуаций второй метод «достаточно хорош» и намного проще.

Проверьте свою работу, прежде чем сообщать о ценности. PH слабой кислоты должен быть менее 7 (не нейтральный) и обычно меньше, чем значение сильной кислоты. Обратите внимание, есть исключения. Например, pH соляной кислоты составляет 3,01 для 1 мМ раствора, в то время как pH плавиковой кислоты также низок, со значением 3,27 для 1 мМ раствора.

Источники

  • Бейтс, Роджер Г. (1973). Определение pH: теория и практика . Wiley.
  • Ковингтон, А.К .; Bates, R.G .; Дерст, Р. А. (1985). «Определения шкал pH, стандартных эталонных значений, измерения pH и соответствующей терминологии». Pure Appl. Chem . 57 (3): 531–542. doi: 10.1351/pac198557030531
  • Housecroft, C.E .; Шарп, А. Г. (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. ISBN 978-0130399137.
  • Майерс, Ролли Дж. (2010). «Сто лет pH». Журнал химического образования . 87 (1): 30–32. doi: 10.1021/ed800002c
  • Мисслер Г. Л .; Tarr D .A. (1998). Неорганическая химия ( 2-е изд.). Прентис-Холл. ISBN 0-13-841891-8.
Оцените статью
recture.ru
Добавить комментарий