Jak vypočítat procento ionizace vzhledem k pH

Hodnota pH roztoku je mírou vodíkových iontů nebo protonů přítomných v tomto roztoku. Vzhledem k tomu, že kyseliny jsou donory protonů, lze z každodenního hlediska říci, že roztok obsahující „silnou kyselinu“ (tj. Kyselinu s vysokou náchylností darovat své protony) je „kyselější“. A roztok skládající se z určité koncentrace silné kyseliny chlorovodíkové, kyseliny chlorovodíkové, bude „kyselější“ než roztok obsahující podobnou koncentraci kyseliny octové nebo prostý ocet. Z chemického hlediska je to proto, že pH kyseliny chlorovodíkové je nižší.

Nedisociovanou kyselinu můžete napsat schematicky jako HA, nebo můžete napsat její složky v roztoku jako H + (proton) a A- (konjugát kyseliny). Například kyselina mravenčí (nacházející se v jedu mravenců) je HCOOH, ale jejími složkami jsou H + a COOH-. Důležité je, že když se tato poměrně slabá kyselina rozpustí v roztoku, všechny tři molekuly existují v různých poměrech. Rozsah, v jakém kyselina vydává protony, je rozsah, v němž je ionizován, a to je funkce vlastnosti kyseliny známé jako její K

Procento ionizace kyseliny vzhledem k jejímu pH můžete vypočítat následujícím způsobem:

pH je definováno jako -log [H +], kde [H +] je koncentrace protonů v roztoku v molech na litr, tj. jeho molarita.

Pokud například máte 0,1 M roztok kyseliny mravenčí s pH 2,5, můžete tuto hodnotu dosadit do rovnice pH:

2.5 = -log [H +]

[H +] = 1 ÷ 10^2.5 = 0,00316 M = 3,16 × 10^-3 mol / L = 3,16 mmol / L

Pro silnější kyseliny budete potřebovat K._A kyseliny k vyřešení rovnice:

K._A = [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])

Jak již bylo uvedeno, můžete vyhledat K_A hodnoty řady běžných kyselin namísto jejich výslovného výpočtu sami.

Ale u slabých kyselin, které představují většinu těchto problémů, je [H +] = [A-] a ([HA] - [H +]) velmi blízké [HA]. Proto jednoduše použijete molaritu roztoku poskytovaného pro [HA], což je v tomto případě 0,10.

To je [H +] / [HA] × 100, nebo pro tento roztok kyseliny mravenčí,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %