Zayıf bir asidin pH'ını hesaplamak, bir asidin pH'ını belirlemekten biraz daha karmaşıktır. güçlü asit çünkü zayıf asitler suda tamamen ayrışmazlar. Neyse ki, pH hesaplamak için formül basit. İşte yaptıklarınız.
Önemli Çıkarımlar: Zayıf Asitin pH'ı
- Zayıf bir asidin pH'ını bulmak, güçlü bir asidin pH'ını bulmaktan biraz daha karmaşıktır, çünkü asit iyonlarına tam olarak ayrılmaz.
- PH denklemi hala aynı (pH = -log [H+]), ancak asit ayrılma sabitini (Kbir) bulmak için [H+].
- Hidrojen iyonu konsantrasyonu için iki ana çözme yöntemi vardır. Bunlardan biri ikinci dereceden denklemi içerir. Diğeri, zayıf asidin suda zar zor ayrıldığını ve pH'a yaklaştığını varsayar. Hangisini seçtiğiniz cevabın ne kadar doğru olması gerektiğine bağlıdır. Ödev için kuadratik denklemi kullanın. Laboratuvarda hızlı bir tahmin için yaklaşımı kullanın.
Zayıf Asit Probleminin pH'ı
0.01 M benzoik asit çözeltisinin pH'ı nedir?
Verilen: benzoik asit Kbir= 6,5 x 10-5
Çözüm
Benzoik asit suda ayrışır:
C6'H5COOH → H+ + C6'H5COO-
K için formülbir dır-dir:
Kbir = [H+] [B-] / [HB]
nerede:
[ 'H+] = H konsantrasyonu+ iyonlar
[B-] = konjugat baz iyonlarının konsantrasyonu
[HB] = ayrışmamış asit moleküllerinin konsantrasyonu
HB → H reaksiyonu için+ + B-
Benzoik asit bir H'yi ayırır+ her C için iyon6'H5COO- iyon, yani [H+] = [C6'H5COO-].
X, H'nin konsantrasyonunu temsil etsin+ HB'den ayrışan, daha sonra [HB] = C - x ki burada C başlangıç konsantrasyonudur.
Bu değerleri Kbir denklem:
Kbir = x · x / (C -x)
Kbir = x² / (C - x)
(C - x) Kbir = x²
x² = CKbir - xKbir
x² + Kbirx - CKbir = 0
İkinci dereceden denklemi kullanarak x için çözün:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-Kbir + (Kbir² + 4CKbir)½]/2
** Not ** Teknik olarak, x için iki çözüm vardır. X, çözeltideki iyon konsantrasyonunu temsil ettiğinden, x değeri negatif olamaz.
K için değerleri girinbir ve C:
Kbir = 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
PH'ı bulun:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3.11
Cevap
0.01 M benzoik asit çözeltisinin pH değeri 3.11'dir.
Çözüm: Zayıf Asit pH'ı Bulmak İçin Hızlı ve Kirli Yöntem
Çoğu zayıf asitler çözelti içinde zar zor ayrışır. Bu çözeltide sadece asidi bulduk ayrışmış 7,7 x 10-4 M. Orijinal konsantrasyon 1 x 10'du-2 veya ayrılanlardan 770 kat daha güçlü iyon konsantrasyonu.
O zaman C - x değerleri değişmeden görünmek için C'ye çok yakın olacaktır. K'de (C - x) yerine C koyarsakbir denklem,
Kbir = x² / (C - x)
Kbir = x² / C
Bununla birlikte, ikinci dereceden denklem x için çözmek için:
x² = Kbir· C
x² = (6,5 x 10-5)(0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
PH'ı bulun
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8.06 x 10-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3.09
İki cevabın neredeyse sadece 0.02 farkla aynı olduğunu unutmayın. Ayrıca, birinci yöntemin x ve ikinci yöntemin x arasındaki farkın sadece 0.000036 M olduğuna dikkat edin. Çoğu laboratuvar durumu için ikinci yöntem "yeterince iyi" ve daha basittir.
Bir değer bildirmeden önce çalışmanızı kontrol edin. Zayıf bir asidin pH'ı 7'den az (nötr değil) olmalı ve genellikle güçlü bir asit değerinden daha az olmalıdır. İstisnalar olduğunu unutmayın. Örneğin, hidroklorik asidin pH'ı, 1 mM'lik bir çözelti için 3.01'dir; Hidroflorik asit pH'ı 1 mM'lik bir çözelti için 3.27'lik bir değer ile düşüktür.
Kaynaklar
- Bates, Roger G. (1973). PH tayini: teori ve uygulama. Wiley.
- Covington, A. K.; Bates, R. G.; Durst, R. A. (1985). "PH ölçeklerinin tanımı, standart referans değerleri, pH ölçümü ve ilgili terminoloji". Saf Uygulama Chem. 57 (3): 531–542. DOI:10,1351 / pac198557030531
- Ev hanımı, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). İnorganik kimya (2. baskı). Prentice Salonu. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J. (2010). "Yüz Yıl pH". Kimya Eğitimi Dergisi. 87 (1): 30–32. DOI:10,1021 / ed800002c
- Miessler G. L.; Tarr D.A. (1998). İnorganik kimya (2. baskı.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.