Kā aprēķināt jonizācijas procentuālo daudzumu, ņemot vērā pH

Šķīduma pH ir ūdeņraža jonu vai protonu rādītājs, kas atrodas šajā šķīdumā. Tā kā skābes ir protonu donori, ikdienā runājot, jūs varat teikt, ka šķīdums, kas satur "stipru skābi" (tas ir, skābi, kurai ir liela tieksme ziedot savus protonus), ir "skābāka". A šķīdums, kas sastāv no noteiktas koncentrācijas spēcīgas skābes HCl, sālsskābes, būs "skābāks" nekā šķīdums, kas satur līdzīgu etiķskābes koncentrāciju, vai vienkāršs etiķis. Ķīmiskajā izteiksmē tas ir tāpēc, ka sālsskābes pH ir zemāks.

Nesadalīto skābi var shematiski uzrakstīt kā HA, vai arī tās sastāvdaļas šķīdumā varat ierakstīt kā H + (protons) un A- (skābes konjugāts). Piemēram, skudrskābe (atrodama skudru indē) ir HCOOH, bet tās sastāvdaļas ir H + un COOH-. Svarīgi ir tas, ka tad, kad šī salīdzinoši vāja skābe izšķīst šķīdumā, visas trīs molekulas pastāv dažādās proporcijās. Tas, cik lielā mērā jebkura skābe izdala protonus, ir pakāpe, kādā tā tiek jonizēta, un tā ir skābes īpašības, kas pazīstama kā tās K, funkcija._a, kuru varat atrast tabulās tiešsaistē vai grāmatās.

Skābes jonizācijas procentuālo daudzumu, ņemot vērā tā pH līmeni, varat aprēķināt šādi:

pH ir definēts kā -log [H +], kur [H +] ir protonu koncentrācija šķīdumā molos uz litru, t.i., tā molaritāte.

Ja, piemēram, jums ir 0,1 M skudrskābes šķīdums ar pH 2,5, šo vērtību varat aizstāt ar pH vienādojumu:

2,5 = -log [H +]

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

Lai iegūtu spēcīgākas skābes, jums būs nepieciešams K_a skābes, lai atrisinātu vienādojumu:

K_a = [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])

Kā atzīmēts, jūs varat meklēt K_a vairāku parasto skābju vērtības, nevis tieši tās aprēķināt.

Bet vājām skābēm, kas sastopamas lielākajā daļā šo problēmu, [H +] = [A-] un ([HA] - [H +]) ir ļoti tuvu [HA]. Tādēļ jūs vienkārši izmantojat [HA] paredzētā šķīduma molaritāti, kas šajā gadījumā ir 0,10.

Tas ir [H +] / [HA] × 100 vai šim skudrskābes šķīdumam:

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %