Jak obliczyć procent jonizacji biorąc pod uwagę pH?

pH roztworu jest miarą jonów wodorowych lub protonów obecnych w tym roztworze. Ponieważ kwasy są dawcami protonów, potocznie można powiedzieć, że roztwór zawierający „mocny kwas” (czyli kwas o dużej skłonności do oddawania swoich protonów) jest „bardziej kwaśny”. ZA roztwór składający się z pewnego stężenia silnego kwasu HCl, kwasu solnego, będzie „bardziej kwaśny” niż roztwór zawierający podobne stężenie kwasu octowego lub zwykły ocet winny. Pod względem chemicznym dzieje się tak, ponieważ pH kwasu solnego jest niższe.

Niezdysocjowany kwas można zapisać schematycznie jako HA lub zapisać jego składniki w roztworze jako H+ (proton) i A- (koniugat kwasu). Na przykład kwas mrówkowy (znajdujący się w jadzie mrówek) to HCOOH, ale jego składniki to H+ i COOH-. Co ważne, gdy ten stosunkowo słaby kwas rozpuszcza się w roztworze, wszystkie trzy cząsteczki występują w różnych proporcjach. Stopień, w jakim jakikolwiek kwas wydziela protony, jest stopniem, w jakim jest on zjonizowany i jest to funkcja właściwości kwasu znanej jako jego K_za, które można znaleźć w tabelach online lub w książkach.

Możesz obliczyć procent jonizacji kwasu biorąc pod uwagę jego pH w następujący sposób:

pH definiuje się jako -log [H+], gdzie [H+] to stężenie protonów w roztworze w molach na litr, czyli jego molowość.

Jeśli na przykład masz 0,1 M roztwór kwasu mrówkowego o pH 2,5, możesz podstawić tę wartość do równania pH:

2,5 = -log [H+]

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

Do mocniejszych kwasów potrzebujesz K_za kwasu do rozwiązania równania:

K_za = [H+][A-] ÷ ([HA] - [H+])

Jak wspomniano, możesz wyszukać K_za wartości wielu popularnych kwasów zamiast samodzielnego ich obliczania.

Ale w przypadku słabych kwasów, w których występuje większość tych problemów, [H+] = [A-], a ([HA] - [H+]) jest bardzo zbliżone do [HA]. Dlatego po prostu stosujesz molarność roztworu przewidzianego dla [HA], która w tym przypadku wynosi 0,10.

Jest to [H+]/[HA] × 100 lub dla tego roztworu kwasu mrówkowego,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %