Πώς μπορώ να υπολογίσω το ρΗ δεδομένης της σταθεράς οξέος;
Κατανόηση των εννοιών
* σταθερά οξέος (ka): Αυτή η τιμή αντιπροσωπεύει τη δύναμη ενός οξέος. Ένα υψηλότερο ΚΑ δείχνει ένα ισχυρότερο οξύ.
* ph: Αυτή η κλίμακα μετρά την οξύτητα ή την αλκαλικότητα ενός διαλύματος. Οι χαμηλότερες τιμές ρΗ υποδηλώνουν υψηλότερη οξύτητα.
* Ισορροπία: Η διάσταση οξέος είναι μια αντίδραση ισορροπίας. Αυτό σημαίνει ότι το οξύ μερικώς ιονίζεται στο νερό, σχηματίζοντας ιόντα υδρογόνου (Η+) και τη συζευγμένη βάση του.
Βήματα για τον υπολογισμό του pH
1. Γράψτε την εξίσωση διάστασης: Αντιπροσωπεύουν το οξύ (ha) που διαχωρίζονται στο νερό:
`` `
Ha (aq) ⇌ h + (aq) + a- (aq)
`` `
2. Ρυθμίστε ένα τραπέζι πάγου: Ένας πίνακας πάγου (αρχική, αλλαγή, ισορροπία) βοηθά στην οργάνωση των συγκεντρώσεων:
| | Χα | H+ | Α-
| ---------- | ------- | ------ | ------- |
| Αρχική | * I* | 0 | 0 |
| Αλλαγή | -x | +x | +x |
| Ισορροπία | *I*-x | x | x |
* i: Η αρχική συγκέντρωση του οξέος (δεδομένου).
* x: Η μεταβολή της συγκέντρωσης λόγω αποσύνδεσης.
3. Γράψτε την έκφραση KA:
`` `
Ka =[h+] [a-] / [ha]
`` `
4.
`` `
Ka =(x) (x) / (i - x)
`` `
5. Επίλυση για x:
* προσέγγιση: Εάν το Ka είναι πολύ μικρό (λιγότερο από 10^-4) και η αρχική συγκέντρωση δεν είναι πολύ αραιά, μπορείτε να απλοποιήσετε την εξίσωση:
`` `
Ka ≈ x^2 / i
`` `
* τετραγωνική φόρμουλα: Για μεγαλύτερες τιμές KA ή περισσότερες αραιώσεις λύσεων, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον τετραγωνικό τύπο για να λύσετε το x.
6. Υπολογίστε το pH:
`` `
ph =-log [h+] =-log (x)
`` `
Παράδειγμα
Ας υποθέσουμε ότι έχετε διάλυμα 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- |
| ----------- | --------- | -------- | ----------
| Αρχική | 0,1 | 0 | 0 |
| Αλλαγή | -x | +x | +x |
| Ισορροπία | 0.1-x | x | x |
3. Έκφραση ka:
`` `
Ka =1,8 x 10^-5 =(x) (x) / (0,1 - x)
`` `
4. Επίλυση για x (προσέγγιση):
`` `
1,8 x 10^-5 ≈ x^2 / 0,1
x ≈ √ (1,8 x 10^-6) ≈ 1,34 x 10^-3
`` `
5. Υπολογίστε το pH:
`` `
ph =-log (1,34 x 10^-3) ≈ 2,87
`` `
Σημαντικές σημειώσεις:
* Εάν πρέπει να χρησιμοποιήσετε τον τετραγωνικό τύπο, θυμηθείτε να χρησιμοποιήσετε τη θετική ρίζα για το x.
* Η μέθοδος προσέγγισης λειτουργεί καλά για αδύναμα οξέα (μικρές ΚΑ) και μέτριες συγκεντρώσεις.
* Για ισχυρά οξέα (Ka>> 1), μπορείτε να αναλάβετε πλήρη διάσπαση και να χρησιμοποιήσετε την αρχική συγκέντρωση του οξέος απευθείας για τον υπολογισμό του pH.
