Nõrga happe pH arvutamine on natuke keerulisem kui a pH määramine tugev hape kuna nõrgad happed ei haju vees täielikult. Õnneks pH arvutamise valem on lihtne. Siit saate teada, mida teete.
Peamised võtmed: nõrga happe pH
- Nõrga happe pH leidmine on natuke keerulisem kui tugeva happe pH leidmine, kuna hape ei haju täielikult oma ioonideks.
- PH võrrand on endiselt sama (pH = -log [H+]), kuid peate kasutama happe dissotsiatsioonikonstanti (Ka) leidmiseks [H+].
- Vesinikioonide kontsentratsiooni lahendamiseks on kaks peamist meetodit. Üks hõlmab ruutkeskmist võrrandit. Teine eeldab, et nõrk hape dissotsieerub vaevalt vees ja lähendab pH-d. Millise valite, sõltub sellest, kui täpne peate vastuse olema. Kodutööde jaoks kasutage ruutkeskmist võrrandit. Laboris kiire hinnangu saamiseks kasutage lähendit.
Nõrga happeprobleemi pH
Milline on 0,01 M bensoehappe lahuse pH?
Arvestades: bensoehape Ka= 6,5 x 10-5
Lahendus
Bensoehape dissotsieerub vees järgmiselt:
C6H5COOH → H+ + C6H5COO-
K valema on:
Ka = [H+] [B-] / [HB]
kus:
[H+] = H kontsentratsioon+ ioonid
[B-] = konjugeeritud alusioonide kontsentratsioon
[HB] = dissotsieerumata happemolekulide kontsentratsioon
reaktsiooni jaoks HB → H+ + B-
Bensoehape dissotsieerib ühe H+ ioon iga C kohta6H5COO- ioon, seega [H+] = [C6H5COO-].
Olgu x H kontsentratsioon+ mis eraldub HB-st, siis [HB] = C - x, kus C on algkontsentratsioon.
Sisestage need väärtused jaotisesse Ka võrrand:
Ka = x · x / (C -x)
Ka = x² / (C - x)
(C - x) Ka = x²
x² = CKa - xKa
x² + Kax - CKa = 0
Lahendage x jaoks ruutvõrrand:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-Ka + (Ka² + 4CKa)½]/2
** Märkus ** Tehniliselt on x jaoks kaks lahendust. Kuna x tähistab ioonide kontsentratsiooni lahuses, ei saa x väärtus olla negatiivne.
Sisestage K väärtuseda ja 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
Leia pH:
pH = -loog [H+]
pH = -logi (x)
pH = -logi (7,7 x 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Vastus
0,01 M bensoehappe lahuse pH on 3,11.
Lahendus: nõrga happe pH leidmiseks kiire ja määrdunud meetod
Enamik nõrgad happed vaevalt lahustuvad lahuses. Selles lahuses leidsime ainult hapet dissotsieerunud 7,7 x 10 võrra-4 M. Algne kontsentratsioon oli 1 x 10-2 või 770 korda tugevam kui dissotsieerunud ioonide kontsentratsioon.
C-x väärtused oleksid siis C-le väga lähedased, et tunduda muutumatud. Kui asendame K (C - x) C-gaa võrrand,
Ka = x² / (C - x)
Ka = x² / C
Sellega ei ole vaja nuppu ruutvõrrand lahendada x jaoks:
x² = Ka° C
x² = (6,5 x 10-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Leia pH
pH = -loog [H+]
pH = -logi (x)
pH = -logi (8,06 x 10-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Pange tähele, et kaks vastust on peaaegu identsed, erinevus on vaid 0,02. Pange tähele ka erinevust esimese meetodi x ja teise meetodi x vahel on ainult 0,000036 M. Enamiku laboratoorsete olukordade jaoks on teine meetod "piisavalt hea" ja palju lihtsam.
Enne väärtuse teatamist kontrollige oma tööd. Nõrga happe pH peaks olema väiksem kui 7 (mitte neutraalne) ja see on tavaliselt väiksem kui tugeva happe väärtus. Pange tähele, et on ka erandeid. Näiteks soolhappe pH on 1 mM lahuse korral 3,01, samal ajal kui vesinikfluoriidhappe pH on ka madal, väärtusega 3,27 1 mM lahuse korral.
Allikad
- Bates, Roger G. (1973). PH määramine: teooria ja praktika. Wiley.
- Covington, A. K.; Bates, R G.; Durst, R A. (1985). Msgid. Msgstr "pH - skaala määratlused, standardsed kontrollväärtused, pH mõõtmine ja sellega seotud terminoloogia". Puhas apl. Chem. 57 (3): 531–542. doi:10.1351 / pac198557030531
- Housecroft, C E.; Sharpe, A. G. (2004). Anorgaaniline keemia (2. väljaanne). Prentice Hall. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J (2010). "Sada aastat pH-d". Journal of Chemical Education. 87 (1): 30–32. doi:10.1021 / ed800002c
- Miessler G. L.; Tarr D .A. (1998). Anorgaaniline keemia (2. toim.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.