Ako vypočítať percento ionizácie vzhľadom na pH

Hodnota pH roztoku je mierou vodíkových iónov alebo protónov prítomných v tomto roztoku. Pretože kyseliny sú donormi protónov, v každodennom ponímaní môžete povedať, že roztok obsahujúci „silnú kyselinu“ (tj. Kyselinu s vysokou náchylnosťou darovať svoje protóny) je „kyslejší“. A roztok pozostávajúci z určitej koncentrácie silnej kyseliny chlorovodíkovej, kyseliny chlorovodíkovej, bude „kyslejší“ ako roztok obsahujúci podobnú koncentráciu kyseliny octovej alebo obyčajný ocot. Z chemického hľadiska je to tak preto, lebo pH kyseliny chlorovodíkovej je nižšie.

Nedisociovanú kyselinu môžete napísať schematicky ako HA alebo môžete napísať jej zložky v roztoku ako H + (protón) a A- (konjugát kyseliny). Napríklad kyselina mravčia (nachádzajúca sa v jede mravcov) je HCOOH, ale jej zložkami sú H + a COOH-. Dôležité je, že keď sa táto pomerne slabá kyselina rozpustí v roztoku, všetky tri molekuly existujú v rôznych pomeroch. To, do akej miery akákoľvek kyselina vydáva protóny, je to, do akej miery je ionizovaná, a to je funkciou vlastnosti kyseliny známej ako jej K

Percento ionizácie kyseliny vzhľadom na jej pH môžete vypočítať nasledujúcim spôsobom:

pH je definované ako -log [H +], kde [H +] je koncentrácia protónov v roztoku v móloch na liter, tj. jeho molarita.

Ak máte napríklad 0,1 M roztok kyseliny mravčej s pH 2,5, môžete túto hodnotu dosadiť do rovnice pH:

2,5 = -log [H +]

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

Pre silnejšie kyseliny budete potrebovať K._a kyseliny na vyriešenie rovnice:

K_a = [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])

Ako bolo uvedené, môžete vyhľadať K_a hodnoty mnohých bežných kyselín namiesto toho, aby ste si ich výslovne vypočítali sami.

Ale pre slabé kyseliny, ktoré sú prítomné vo väčšine týchto problémov, [H +] = [A-] a ([HA] - [H +]) je veľmi blízko [HA]. Preto jednoducho použijete molaritu roztoku poskytovaného pre [HA], ktorá je v tomto prípade 0,10.

Toto je [H +] / [HA] × 100 alebo pre tento roztok kyseliny mravčej,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %