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
а, которые вы можете найти в таблицах в Интернете или в книгах.Вы можете рассчитать процент ионизации кислоты с учетом ее pH следующим образом:
Шаг 1. Преобразуйте pH в [H +]
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 ÷ 102.5 = 0,00316 M = 3,16 × 10-3 моль / л = 3,16 ммоль / л
Шаг 2. Определите [HA]
Для более сильных кислот вам понадобится Kа кислоты, чтобы решить уравнение:
Kа = [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])
Как уже отмечалось, вы можете найти Kа 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.
Шаг 3: Рассчитайте процент ионизации
Это [H +] / [HA] × 100, или для этого раствора муравьиной кислоты,
(0.00316 ÷ 0.10) × 100
= 3.16 %