Calcularea pH-ului unui acid slab este puțin mai complicată decât determinarea pH-ului a acid puternic deoarece acizii slabi nu se disociază complet în apă. Din fericire, formula pentru calculul pH-ului este simplu. Iată ce faci.
Cheltuieli cheie: pH-ul unui acid slab
- Găsirea pH-ului unui acid slab este puțin mai complicată decât găsirea pH-ului unui acid puternic, deoarece acidul nu se disociează complet în ioni.
- Ecuația pH-ului este în continuare aceeași (pH = -log [H+]), dar trebuie să folosiți constanta de disociere a acidului (KA) a găsi [H+].
- Există două metode principale de soluționare a concentrației ionilor de hidrogen. Una implică ecuația cvadratică. Celălalt presupune că acidul slab abia se disociează în apă și aproximează pH-ul. Care alegi depinde de cât de exact trebuie să ai răspunsul. Pentru teme, folosiți ecuația cvadratică. Pentru o estimare rapidă în laborator, utilizați aproximarea.
pH-ul unei probleme cu acid slab
Care este pH-ul unei soluții de acid benzoic 0,01 M?
Dat: acid benzoic KA= 6,5 x 10-5
Soluţie
Acidul benzoic se disociază în apă sub formă de:
C6H5COOH → H+ + C6H5GÂNGURI-
Formula pentru KA este:
KA = [H+] [B-] / [HB]
Unde:
[H+] = concentrația de H+ ionii
[B-] = concentrația ionilor de bază conjugați
[HB] = concentrația moleculelor de acid nedisociate
pentru o reacție HB → H+ + B-
Acidul benzoic disociază un H+ ion pentru fiecare C6H5GÂNGURI- ion, deci [H+] = [C6H5GÂNGURI-].
Fie x să reprezinte concentrația de H+ care se disociază de HB, apoi [HB] = C - x unde C este concentrația inițială.
Introduceți aceste valori în KA ecuaţie:
KA = x · x / (C -x)
KA = x² / (C - x)
(C - x) KA = x²
x² = CKA - xKA
x² + KAx - CKA = 0
Rezolvați x folosind ecuația patratică:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-KA + (KA² + 4CKA)½]/2
** Notă ** Tehnic, există două soluții pentru x. Deoarece x reprezintă o concentrație de ioni în soluție, valoarea pentru x nu poate fi negativă.
Introduceți valori pentru KA și 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
Găsiți pH:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10)-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Răspuns
PH-ul unei soluții de acid benzoic 0,01 M este 3,11.
Soluție: Metoda rapidă și murdară pentru a găsi pH-ul acid slab
Cel mai acizi slabi abia se disociază în soluție. În această soluție am găsit doar acidul disociată cu 7,7 x 10-4 M. Concentrația inițială a fost de 1 x 10-2 sau de 770 de ori mai puternic decât disociatul concentrația de ioni.
Valorile pentru C - x atunci ar fi foarte apropiate de C pentru a părea neschimbate. Dacă înlocuim C pentru (C - x) în KA ecuaţie,
KA = x² / (C - x)
KA = x² / C
Prin aceasta, nu este necesară utilizarea ecuația pătratică a rezolva pentru x:
x² = KA· C
x² = (6,5 x 10)-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Găsiți pH-ul
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8,06 x 10)-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Rețineți că cele două răspunsuri sunt aproape identice cu o diferență de doar 0,02. De asemenea, observați că diferența dintre x a primei metode și x a celei de-a doua metode este de doar 0.000036 M. Pentru majoritatea situațiilor de laborator, a doua metodă este „suficient de bună” și mult mai simplă.
Verificați-vă munca înainte de a raporta o valoare. PH-ul unui acid slab trebuie să fie mai mic de 7 (nu este neutru) și de obicei este mai mic decât valoarea unui acid puternic. Rețineți că există excepții. De exemplu, pH-ul acidului clorhidric este 3,01 pentru o soluție de 1 mM, în timp ce pH-ul acidului fluorhidric este de asemenea scăzut, cu o valoare de 3,27 pentru o soluție de 1 mM.
surse
- Bates, Roger G. (1973). Determinarea pH-ului: teorie și practică. Wiley.
- Covington, A. K.; Bates, R. G.; Durst, R. A. (1985). "Definiții ale scărilor de pH, valorile de referință standard, măsurarea pH-ului și terminologia aferentă". Pure Appl. Chem. 57 (3): 531–542. doi:10.1351 / pac198557030531
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Chimie anorganică (Ediția a 2-a). Sala Prentice. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J. (2010). „O sută de ani de pH”. Journal of Chemical Education. 87 (1): 30–32. doi:10.1021 / ed800002c
- Miessler G. L.; Tarr D .A. (1998). Chimie anorganică (Ediția a 2-a). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.