Как рассчитать процент диссоциации

Когда сильные кислоты помещаются в воду, они полностью диссоциируют. То есть вся кислота (HA) разделяется на протоны (H⁺) и их сопутствующие анионы (A¯).

Напротив, слабые кислоты, помещенные в водный раствор, полностью не диссоциируют. Степень их разделения описывается константой диссоциации K_а:

K_а = ([H⁺] [A¯]) ÷ [HA]

Величины в квадратных скобках - это концентрации протонов, анионов и интактной кислоты (HA) в растворе.

K_а полезен для расчета процента данной слабой кислоты, которая диссоциирует в растворе с известной кислотностью или pH.

Напомним, что pH определяется как отрицательный логарифм концентрации протонов в растворе, который равен 10, возведенному в отрицательную степень концентрации протонов:

pH = -log₁₀[ЧАС⁺] = 10^{- [H +]}

[ЧАС⁺] = 10^-pH

K_а и pK_а связаны аналогичным образом:

pK_а = -log₁₀K_а = 10^-Ка

K_а = 10^-pKa

Если задан pK_а и pH раствора кислоты, вычислить процент диссоциированной кислоты несложно.

Слабая кислота, HA, имеет pK_а из 4,756. Если pH раствора составляет 3,85, какой процент кислоты диссоциирует?

Сначала конвертируем pK_а к K_а и pH до [H +]:

K_а = 10^-4.756 = 1,754 х 10^-5

[ЧАС⁺] = 10^-3.85 = 1,413 х 10^-4

Теперь воспользуемся уравнением K_а = ([H⁺] [A¯]) ÷ [HA], с [H⁺] = [A¯]:

1,754 х 10^-5 = [(1,413 x 10^-4 М) (1,413 х 10^-4 M)] ÷ [HA]

[HA] = 0,0011375 млн

Таким образом, процент диссоциации равен 1,413 x 10.^-4 ÷ 0.0011375 = 0.1242 = 12.42%.