Πώς υπολογίζετε το pH των ασθενών οξέων;
Κατανόηση ασθενών οξέων
* Μερική διάσπαση: Σε αντίθεση με τα ισχυρά οξέα που ιονίζουν πλήρως το διάλυμα, τα αδύναμα οξέα διαχωρίζονται μόνο εν μέρει. Αυτό σημαίνει ότι φθάνουν σε ισορροπία όπου μερικά από τα όξινα μόρια παραμένουν άθικτα, ενώ άλλα απελευθερώνουν ιόντα υδρογόνου (Η+).
* σταθερά ισορροπίας (ka): Η έκταση της διάσπασης ενός ασθενούς οξέος μετράται από τη σταθερά διάστασης οξέος (ΚΑ). Ένα μεγαλύτερο ΚΑ υποδεικνύει ένα ισχυρότερο οξύ (περισσότερη διάσπαση).
Βήματα για τον υπολογισμό του pH
1. Γράψτε την εξίσωση διάστασης:
- Για ένα γενικό αδύναμο οξύ, ha:ha (aq) ⇌ h + (aq) + a- (aq)
2. Ρυθμίστε ένα τραπέζι πάγου:
- i: Οι αρχικές συγκεντρώσεις του οξέος (ΗΑ) και η συζευγμένη βάση του (Α-)
- c: Μεταβολή των συγκεντρώσεων λόγω αποσύνδεσης
- e: Συγκεντρώσεις ισορροπίας
| | Χα | H+ | Α-
| -------- | ------- | ------ | ------- |
| i | [Ha] o | 0 | 0 |
| c | -x | +x | +x |
| e | [Ha] o - x | x | x |
3. Γράψτε την έκφραση KA:
- ka =([h+] [a-])/[ha]
4.
- ka =(x * x) / ([ha] o - x)
5. Επίλυση για το x (που είναι το [h+]):
- προσέγγιση: Εάν το Ka είναι πολύ μικρό (συνήθως μικρότερο από 10^-4), μπορείτε να απλοποιήσετε την εξίσωση υποθέτοντας ότι το x είναι πολύ μικρότερο από το [ha] o. Αυτό κάνει την εξίσωση:ka =x^2 / [ha] o
- τετραγωνική εξίσωση: Εάν η προσέγγιση δεν είναι έγκυρη, θα πρέπει να λύσετε την τετραγωνική εξίσωση.
6. Υπολογίστε το pH:
- ph =-log [Η+]
Παράδειγμα
Ας υπολογίσουμε το ρΗ ενός διαλύματος 0,1 Μ οξικού οξέος (CH3COOH) με ΚΑ 1,8 x 10^-5.
1. CH3COOH (aq) ⇌ h + (aq) + ch3coo- (aq)
2. Πίνακας πάγου:
| | CH3COOH | H+ | Ch3coo- |
-------- | --------- | ------ | ---------- |
| i | 0,1 | 0 | 0 |
| c | -x | +x | +x |
| e | 0.1 - x | x | x |
3. Έκφραση ka: Ka =([H+] [CH3COO-])/[CH3COOH]
4. Αναπληρωτής: 1,8 x 10^-5 =(x * x) / (0,1 - x)
5. προσέγγιση: Δεδομένου ότι το ΚΑ είναι μικρό, υποθέστε x <<0.1. Επομένως:
- 1,8 x 10^-5 =x^2 / 0,1
- x^2 =1,8 x 10^-6
- x =[H+] =1,34 x 10^-3 m
6. ph: ph =-log (1,34 x 10^-3) = 2.87
Σημαντικά σημεία
* προσέγγιση: Η προσέγγιση της παραμέλησης «Χ» στον παρονομαστή ισχύει συχνά για αδύναμα οξέα. Ωστόσο, είναι πάντα μια καλή πρακτική να ελέγξετε αν η προσέγγιση είναι δικαιολογημένη. Εάν το [Η+] είναι περισσότερο από το 5% της αρχικής συγκέντρωσης οξέος, η προσέγγιση δεν είναι έγκυρη και θα πρέπει να λύσετε την τετραγωνική εξίσωση.
* τιμές ka: Θα χρειαστεί να αναζητήσετε την τιμή KA για το συγκεκριμένο αδύναμο οξύ με το οποίο εργάζεστε. Πολλά εγχειρίδια χημείας και ηλεκτρονικοί πόροι παρέχουν αυτές τις αξίες.
