Расчет pH слабой кислоты немного сложнее, чем определение pH сильная кислота потому что слабые кислоты не полностью диссоциируют в воде. К счастью, формула для расчета pH это просто. Вот что ты делаешь.
Основные выводы: рН слабой кислоты
- Определение pH слабой кислоты немного сложнее, чем определение pH сильной кислоты, потому что кислота не полностью диссоциирует на свои ионы.
- Уравнение pH остается тем же (pH = -log [H+]), но нужно использовать константу диссоциации кислоты (K) найти [H+].
- Существует два основных метода решения для концентрации ионов водорода. Один включает в себя квадратное уравнение. Другой предполагает, что слабая кислота едва диссоциирует в воде и приближается к pH. Какой из них вы выберете, зависит от того, насколько точным должен быть ваш ответ. Для домашней работы используйте квадратное уравнение. Для быстрой оценки в лаборатории используйте приближение.
pH проблемы слабой кислоты
Каков рН 0,01 М раствора бензойной кислоты?
Данный: бензойная кислота К= 6,5 х 10-5
Решение
Бензойная кислота диссоциирует в воде в виде:
С6ЧАС5COOH → H+ + C6ЧАС5COO-
Формула для К является:
К = [H+] [B-] / [HB]
где:
[ЧАС+] = концентрация Н+ ионы
[B-] = концентрация сопряженных основных ионов
[HB] = концентрация недиссоциированных молекул кислоты
для реакции HB → H+ + B-
Бензойная кислота диссоциирует один H+ ион для каждого C6ЧАС5COO- ион, так что [H+] = [C6ЧАС5COO-].
Пусть х представляет концентрацию Н+ который отделяется от HB, тогда [HB] = C - x, где C - начальная концентрация.
Введите эти значения в К уравнение:
К = х · х / (С-х)
К = x² / (C - x)
(С - х) К = x²
x² = CK - хК
x² + Kх - ск = 0
Решите для х, используя квадратное уравнение:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
х = [-К + (К² + 4CK)½]/2
** Примечание ** Технически, есть два решения для х. Поскольку х представляет концентрацию ионов в растворе, значение х не может быть отрицательным.
Введите значения для K и C:
К = 6,5 х 10-5
С = 0,01 М
х = {-6,5 х 10-5 + [(6,5 х 10-5) ² + 4 (0,01) (6,5 х 10)-5)]½}/2
х = (-6,5 х 10-5 + 1,6 х 10-3)/2
х = (1,5 х 10-3)/2
х = 7,7 х 10-4
Найти рН:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 х 10-4)
pH = - (- 3.11)
рН = 3,11
Ответ
РН 0,01 М раствора бензойной кислоты составляет 3,11.
Решение: быстрый и грязный метод определения слабого кислотного pH
Наиболее слабые кислоты едва растворяется в растворе. В этом решении мы нашли только кислоту диссоциированного на 7,7 х 10-4 М. Исходная концентрация составляла 1 х 10-2 или в 770 раз сильнее диссоциированного концентрация ионов.
Значения для C - x тогда будут очень близки к C, чтобы казаться неизменными. Если мы заменим C на (C - x) в K уравнение,
К = x² / (C - x)
К = x² / C
При этом нет необходимости использовать Квадратное уравнение решить для х:
x² = K· С
х² = (6,5 х 10-5)(0.01)
х² = 6,5 х 10-7
х = 8,06 х 10-4
Найти рН
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8,06 х 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 х первого метода и х второго метода составляет всего 0,000036 М. Для большинства лабораторных ситуаций второй метод «достаточно хорош» и намного проще.
Проверьте свою работу, прежде чем сообщать о стоимости. PH слабой кислоты должен быть меньше 7 (не нейтральный), и обычно он меньше, чем значение для сильной кислоты. Обратите внимание, что есть исключения. Например, pH соляной кислоты составляет 3,01 для 1 мМ раствора, тогда как рН плавиковой кислоты также низкий, со значением 3,27 для 1 мМ раствора.
источники
- Бейтс, Роджер Г. (1973). Определение рН: теория и практика. Wiley.
- Ковингтон, А. K.; Бейтс, Р. ГРАММ.; Дерст Р. A. (1985). «Определения шкал pH, стандартных эталонных значений, измерения pH и соответствующей терминологии». Чистое приложение Chem. 57 (3): 531–542. DOI:10,1351 / pac198557030531
- Хаускрофт, C. E.; Шарп А. ГРАММ. (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. ISBN 978-0130399137.
- Майерс, Ролли Дж. (2010). «Сто лет рН». Журнал химического образования. 87 (1): 30–32. DOI:10,1021 / ed800002c
- Мисслер Г. L.; Tarr D .A. (1998). Неорганическая химия (2-е изд.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.