Израчунавање пХ слабе киселине је мало сложеније од одређивања пХ вредности а јака киселина јер слабе киселине не дисоцирају у потпуности у води. Срећом формула за израчунавање пХ је једноставно. Ево шта радите.
Кључни односи: пХ слабе киселине
- Проналажење пХ слабе киселине је мало сложеније од проналажења пХ јаке киселине јер се киселина не дисоцира у потпуности у њене јоне.
- ПХ једначина је и даље иста (пХ = -лог [Х+]), али морате користити константу дисоцијације киселине (Ка) пронаћи [Х+].
- Постоје две главне методе решавања концентрације јонских водоника. Једна укључује квадратну једнаџбу. Друга претпоставља да се слаба киселина једва дисоцира у води и приближава пХ. Који ћете изабрати зависи од тога колико вам је тачан одговор потребан. За домаће задатке користите квадратну једнаџбу. За брзу процену у лабораторији користите апроксимацију.
пХ проблема са слабом киселином
Колики је пХ 0,01 М раствора бензојеве киселине?
Дато: бензоеве киселине Ка= 6,5 к 10-5
Решење
Бензојева киселина дисоцира у води као:
Ц6Х5ЦООХ → Х+ + Ц6Х5гугутање-
Формула за Ка је:
Ка = [Х+] [Б-] / [ХБ]
где:
[Х+] = концентрација Х+ јони
[Б-] = концентрација коњугираних базних јона
[ХБ] = концентрација неодвојивих молекула киселине
за реакцију ХБ → Х+ + Б-
Бензојева киселина дисоцира један Х+ јона за сваки Ц6Х5гугутање- јона, па [Х+] = [Ц6Х5гугутање-].
Нека к представља концентрацију Х+ који се дисоцира од ХБ, тада је [ХБ] = Ц - к где је Ц почетна концентрација.
Унесите ове вредности у поље Ка једначина:
Ка = к · к / (Ц-к)
Ка = к² / (Ц - к)
(Ц - к) Ка = к²
к² = ЦКа - кКа
к² + Как - ЦКа = 0
Решите за к помоћу квадратне једначине:
к = [-б ± (б² - 4ац)½] / 2а
к = [-Ка + (Ка² + 4ЦКа)½]/2
** Напомена ** Технички гледано, постоје два решења за к. Пошто к представља концентрацију јона у раствору, вредност за к не може бити негативна.
Унесите вредности за Ка и Ц:
Ка = 6,5 к 10-5
Ц = 0,01 М
к = {-6,5 к 10-5 + [(6,5 к 10)-5) ² + 4 (0,01) (6,5 к 10-5)]½}/2
к = (-6,5 к 10)-5 + 1.6 к 10-3)/2
к = (1,5 к 10)-3)/2
к = 7,7 к 10-4
Нађи пХ:
пХ = -лог [Х+]
пХ = -лог (к)
пХ = -лог (7,7 к 10)-4)
пХ = - (- 3,11)
пХ = 3,11
Одговор
ПХ раствора 0,01 М бензојеве киселине је 3,11.
Решење: Брза и прљава метода проналажења пХ слабе киселине
Већина слабе киселине једва да се дисоцира у раствору. У овом раствору смо пронашли само киселину дисоцијација 7,7 к 10-4 М. Првобитна концентрација је била 1 к 10-2 или 770 пута јачи од дисоцираних концентрација јона.
Тада би вредности за Ц - к биле веома близу Ц и изгледале непромењене. Ако заменимо Ц за (Ц - к) у Ка једначина,
Ка = к² / (Ц - к)
Ка = к² / Ц
Уз то, нема потребе за коришћењем квадратна једначина решити за к:
к² = Ка· Ц
к² = (6,5 к 10)-5)(0.01)
к² = 6,5 к 10-7
к = 8,06 к 10-4
Пронађите пХ
пХ = -лог [Х+]
пХ = -лог (к)
пХ = -лог (8,06 к 10)-4)
пХ = - (- 3,09)
пХ = 3,09
Имајте на уму да су два одговора готово идентична са само 0,02 разлике. Такође приметите да је разлика између к прве методе и к друге методе само 0,000036 М. У већини лабораторијских ситуација, друга метода је "довољно добра" и много једноставнија.
Проверите свој рад пре него што пријавите вредност. ПХ слабе киселине треба да буде нижи од 7 (није неутралан) и обично је мањи од вредности за јаку киселину. Имајте на уму да постоје изузеци. На пример, пХ хлороводоничне киселине је 3,01 за раствор од 1 мМ, док је пХ флуороводичне киселине такође је ниска, са вредностом 3,27 за 1 мМ раствор.
Извори
- Батес, Рогер Г. (1973). Одређивање пХ вредности: теорија и пракса. Вилеи.
- Цовингтон, А. К.; Батес, Р. Г.; Дурст, Р. А. (1985). „Дефиниције пХ скале, стандардне референтне вредности, мерење пХ и одговарајућа терминологија“. Пуре Аппл. Цхем. 57 (3): 531–542. дои:10.1351 / пац198557030531
- Хоусецрофт, Ц. Е.; Схарпе, А. Г. (2004). Неорганска хемија (2. изд.). Прентице Халл. ИСБН 978-0130399137.
- Миерс, Роллие Ј. (2010). "Сто година пХ". Часопис за хемијско образовање. 87 (1): 30–32. дои:10.1021 / ед800002ц
- Миесслер Г. Л.; Тарр Д .А. (1998). Неорганска хемија (Друго изд.). Прентице-Халл. ИСБН 0-13-841891-8.