Skaičiuoti silpnos rūgšties pH yra šiek tiek sudėtingiau, nei nustatyti a pH stipri rūgštis nes silpnos rūgštys nevisiškai išsisklaido vandenyje. Laimei formulė pH apskaičiavimui yra paprasta. Štai ką tu darai.
Pagrindiniai išvežami produktai: silpnos rūgšties pH
- Rasti silpnos rūgšties pH yra šiek tiek sudėtingiau nei nustatyti stipriosios rūgšties pH, nes rūgštis nevisiškai išsisklaido į savo jonus.
- PH lygtis išlieka ta pati (pH = -log [H+]), tačiau reikia naudoti rūgšties disociacijos konstantą (Ka) rasti [H+].
- Yra du pagrindiniai vandenilio jonų koncentracijos sprendimo būdai. Viena apima kvadratinę lygtį. Kitas mano, kad silpna rūgštis vos neišsiskiria vandenyje ir apytiksliai nustato pH. Kurį pasirinksite, priklauso nuo to, kiek tiksliai jums reikia atsakymo. Namų darbams naudokite kvadratinę lygtį. Norėdami greitai įvertinti laboratorijoje, naudokite apytikslę reikšmę.
Silpnos rūgšties problemos pH
Koks yra 0,01 M benzoinės rūgšties tirpalo pH?
Duota: benzenkarboksirūgšties Ka= 6,5 x 10-5
Sprendimas
Benzoinė rūgštis disocijuojasi su vandeniu kaip:
C6H5COOH → H+ + C6H5COO-
K formulėa yra:
Ka = [H+] [B-] / [HB]
kur:
[H+] = H koncentracija+ jonai
[B-] = konjuguotų bazinių jonų koncentracija
[HB] = nesusijusių rūgščių molekulių koncentracija
reakcijai HB → H+ + B-
Benzoinė rūgštis išskiria vieną H+ jonai kiekvienam C6H5COO- jonų, taigi [H+] = [C6H5COO-].
Pažymėkime x H koncentraciją+ kad atsiskiria nuo HB, tada [HB] = C - x, kur C yra pradinė koncentracija.
Įveskite šias reikšmes į Ka lygtis:
Ka = x · x / (C -x)
Ka = x² / (C – x)
(C - x) Ka = x²
x² = CKa - xKa
x² + Kax - CKa = 0
Išspręskite x naudodami kvadratinę lygtį:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-Ka + (Ka² + 4CKa)½]/2
** Pastaba ** Techniniu požiūriu yra du x sprendimai. Kadangi x žymi jonų koncentraciją tirpale, x reikšmė negali būti neigiama.
Įveskite K reikšmesa ir C:
Ka = 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
Rasti pH:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -logas (7,7 x 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Atsakymas
0,01 M benzoinės rūgšties tirpalo pH yra 3,11.
Sprendimas: greitas ir nešvarus metodas silpnai rūgščiai pH nustatyti
Dauguma silpnos rūgštys vos neišsiskiria tirpale. Šiame tirpale radome tik rūgštį atsiribojęs 7,7 x 10-4 M. Pradinė koncentracija buvo 1 x 10-2 arba 770 kartų stipresnis nei atsietasis jonų koncentracija.
C-x vertės tada būtų labai artimos C, kad atrodytų nepakitusios. Jei K pakeisime C (C - x) Ca lygtis,
Ka = x² / (C – x)
Ka = x² / C
Dėl to nereikia naudoti kvadratinė lygtis išspręsti dėl x:
x² = Ka· C
x² = (6,5 x 10-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Raskite pH
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -logas (8,06 x 10-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Atminkite, kad du atsakymai yra beveik identiški, skiriasi tik 0,02. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad skirtumas tarp pirmojo ir antrojo metodo x yra tik 0,000036 M. Antrasis metodas daugelyje laboratorinių situacijų yra „pakankamai geras“ ir daug paprastesnis.
Prieš pranešdami apie vertę, patikrinkite savo darbą. Silpnos rūgšties pH turėtų būti mažesnis nei 7 (ne neutralus) ir paprastai jis yra mažesnis nei stipriosios rūgšties vertė. Atminkite, kad yra išimčių. Pvz., Druskos rūgšties pH yra 3,01 1 mM tirpalui, o vandenilio fluorido rūgšties pH taip pat yra žemas - 1 mM tirpalo vertė 3,27.
Šaltiniai
- Batesas, Rogeris G. (1973). PH nustatymas: teorija ir praktika. Vilis.
- Covingtonas, A. K.; Batesas, R. G.; Durstas, R. A. (1985). "PH skalių apibrėžimai, standartinės pamatinės vertės, pH matavimas ir susijusi terminologija". Grynas Appl. Chem. 57 (3): 531–542. doi:10.1351 / pac198557030531
- „Housecroft“, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Neorganinė chemija (2-asis leidimas). Prentice salė. ISBN 978-0130399137.
- Myersas, Rollie J. (2010). „Šimtas metų pH“. Cheminio švietimo žurnalas. 87 (1): 30–32. doi:10.1021 / ed800002c
- Miessleris G. L.; Tarras D .A. (1998). Neorganinė chemija (2-asis leidimas). „Prentice-Hall“. ISBN 0-13-841891-8.