A gyenge sav pH-jának kiszámítása kissé bonyolultabb, mint az a pH-jának meghatározása erős sav mert a gyenge savak nem teljes mértékben disszociálnak a vízben. Szerencsére a képlet a pH kiszámításához egyszerű. Itt van, amit csinálsz.
Kulcsszavak: gyenge sav pH-ja
- A gyenge sav pH-jának meghatározása egy kicsit bonyolultabb, mint az erős sav pH-jának megállapítása, mivel a sav nem teljes mértékben bontja szét az ionjait.
- A pH-egyenlet továbbra is ugyanaz (pH = -log [H+]), de a sav-disszociációs állandót (Kegy) találni [H+].
- Két fő módszer létezik a hidrogénion-koncentráció megoldására. Az egyik a kvadratikus egyenletet tartalmazza. A másik feltételezi, hogy a gyenge sav alig disszociál vízben és megközelíti a pH-t. Melyiket választja, attól függ, hogy milyen pontosnak kell lennie a válasznak. A házi feladathoz használja a kvadratikus egyenletet. A laboratóriumi gyors becsléshez használja a közelítést.
Gyenge savprobléma pH-ja
Mi a 0,01 M benzoesav oldat pH-ja?
Adott: benzoesav Kegy= 6,5 x 10-5
Megoldás
A benzoesav a vízben disszociál:
C6H5COOH → H+ + C6H5TURBÉKOL-
K képleteegy jelentése:
Kegy = [H+] [B-] / [HB]
hol:
[H+] = H koncentráció+ ionok
[B-] = a konjugált bázisionok koncentrációja
[HB] = nem disszociált savmolekulák koncentrációja
HB → H reakcióhoz+ + B-
A benzoesav disszociálja az egyik H-t+ ion minden C-nél6H5TURBÉKOL- ion, tehát [H+] = [C6H5TURBÉKOL-].
Legyen x a H koncentrációja+ amely disszociál a HB-től, akkor [HB] = C - x, ahol C a kezdeti koncentráció.
Írja be ezeket az értékeket a Kegy egyenlet:
Kegy = x · x / (C -x)
Kegy = x² / (C - x)
(C - x) Kegy = x²
x² = CKegy - xKegy
x² + Kegyx - CKegy = 0
Oldja meg az x értéket a másodlagos egyenlet segítségével:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-Kegy + (Kegy² + 4CKegy)½]/2
** Megjegyzés ** Technikailag két megoldás van az x-re. Mivel x az ionok koncentrációját jelenti az oldatban, x értéke nem lehet negatív.
Írja be a K értékeitegy és C:
Kegy = 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
Keresse meg a pH-t:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Válasz
A 0,01 M benzoesav oldat pH-ja 3,11.
Megoldás: Gyors és piszkos módszer a gyenge sav-pH meghatározására
A legtöbb gyenge savak alig disszociálódik az oldatban. Ebben a megoldásban csak a savot találtuk meg disszociált 7,7 x 10-tel-4 M. Az eredeti koncentráció 1 x 10 volt-2 vagy 770-szer erősebb, mint a disszociált ionkoncentráció.
A C - x értékei akkor nagyon közel állnának a C értékéhez, hogy változatlannak tűnjön. Ha a C helyettesítjük a (C - x) -et a K-banegy egyenlet,
Kegy = x² / (C - x)
Kegy = x² / C
Ezzel nincs szükség a másodfokú egyenlet megoldani x-re:
x² = Kegy· C
x² = (6,5 x 10-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Keresse meg a pH-t
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8,06 x 10-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Vegye figyelembe, hogy a két válasz csaknem azonos, csak 0,02 különbséggel. Vegye figyelembe a különbséget az első módszer x és a második módszer x között is csak 0,000036 M. A legtöbb laboratóriumi helyzetben a második módszer "elég jó" és sokkal egyszerűbb.
Az érték bejelentése előtt ellenőrizze a munkáját. A gyenge sav pH-jának 7-nél alacsonyabbnak kell lennie (nem semleges), és ez általában alacsonyabb, mint egy erős sav értéke. Vegye figyelembe, hogy vannak kivételek. Például a sósav pH-ja 3,01 egy 1 mM oldatnál, míg a A hidrogén-fluorid pH-ja szintén alacsony, 3,27 értékkel egy 1 mM-os oldatnál.
források
- Bates, Roger G. (1973). A pH meghatározása: elmélet és gyakorlat. Wiley.
- Covington, A. K.; Bates, R. G.; Durst, R. A. (1985). Msgstr "A pH - skálák meghatározása, a standard referenciaértékek, a pH - mérés és a kapcsolódó terminológia". Pure Appl. Chem. 57 (3): 531–542. doi:10,1351 / pac198557030531
- Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Szervetlen kémia (2. kiadás). Prentice Hall. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J. (2010). "Száz év pH-érték". Journal of Chemical Education. 87 (1): 30–32. doi:10.1021 / ed800002c
- Miessler G. L.; Tarr D .A. (1998). Szervetlen kémia (2. kiadás). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.