Как рассчитать процент ионизации с учетом pH

PH раствора является мерой ионов водорода или протонов, присутствующих в этом растворе. Поскольку кислоты являются донорами протонов, в повседневном выражении можно сказать, что раствор, содержащий «сильную кислоту» (то есть кислоту с высокой склонностью отдавать свои протоны), «более кислый». А раствор, состоящий из определенной концентрации сильной кислоты HCl, соляной кислоты, будет «более кислым», чем раствор, содержащий аналогичную концентрацию уксусной кислоты, или простой уксус. С химической точки зрения это связано с тем, что pH соляной кислоты ниже.

Вы можете схематично записать недиссоциированную кислоту как HA или вы можете записать ее составляющие в растворе как H + (протон) и A- (конъюгат кислоты). Например, муравьиная кислота (содержащаяся в яде муравьев) - это HCOOH, но ее компоненты - это H + и COOH-. Важно отметить, что когда эта сравнительно слабая кислота растворяется в растворе, все три молекулы существуют в различных пропорциях. Степень, в которой любая кислота испускает протоны, - это степень, в которой она ионизирована, и это функция свойства кислоты, известной как ее K

Вы можете рассчитать процент ионизации кислоты с учетом ее pH следующим образом:

pH определяется как -log [H +], где [H +] - концентрация протонов в растворе в молях на литр, то есть его молярность.

Если, например, у вас есть 0,1 М раствор муравьиной кислоты с pH 2,5, вы можете подставить это значение в уравнение pH:

2,5 = -log [H +]

[H +] = 1 ÷ 10^2.5 = 0,00316 M = 3,16 × 10^-3 моль / л = 3,16 ммоль / л

Для более сильных кислот вам понадобится K_а кислоты, чтобы решить уравнение:

K_а = [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])

Как уже отмечалось, вы можете найти K_а значения ряда распространенных кислот вместо того, чтобы рассчитывать их самостоятельно.

Но для слабых кислот, которые присутствуют в большинстве этих проблем, [H +] = [A-] и ([HA] - [H +]) очень близко к [HA]. Следовательно, вы просто используете молярность раствора, предусмотренного для [HA], которая в данном случае равна 0,10.

Это [H +] / [HA] × 100, или для этого раствора муравьиной кислоты,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %