Як розрахувати відсоток іонізації з урахуванням рН

РН розчину - це міра іонів водню або протонів, присутніх у цьому розчині. Оскільки кислоти є донорами протонів, у повсякденному вираженні можна сказати, що розчин, що містить "сильну кислоту" (тобто кислоту з високою схильністю віддавати свої протони), є "більш кислим". A розчин, що складається з певної концентрації потужної кислоти HCl, соляної кислоти, буде "більш кислим", ніж розчин, що містить подібну концентрацію оцтової кислоти, або звичайний оцет. З хімічної точки зору це пов’язано з тим, що рН соляної кислоти нижчий.

Ви можете записати недисоційовану кислоту схематично як НА, або ви можете записати її складові у розчині як Н + (протон) та А- (кон’югат кислоти). Наприклад, мурашина кислота (що міститься в отруті мурашок) є HCOOH, але її компонентами є H + і COOH-. Важливо, що коли ця порівняно слабка кислота розчиняється у розчині, усі три молекули існують у різних пропорціях. Ступінь віддачі будь-якої кислоти протонів - це ступінь її іонізації, і це функція властивості кислоти, відомої як її K_а, які ви можете знайти в таблицях в Інтернеті або в книгах.

Ви можете розрахувати відсоток іонізації кислоти з урахуванням її рН таким чином:

рН визначається як -log [H +], де [H +] - концентрація протонів у розчині в молях на літр, тобто його молярність.

Наприклад, якщо у вас є 0,1 М розчин мурашиної кислоти з рН 2,5, ви можете замінити це значення у рівняння рН:

2,5 = -log [H +]

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

Для більш сильних кислот вам знадобиться K_а кислоти для розв’язання рівняння:

К_а = [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])

Як зазначалося, ви можете шукати K_а значення ряду звичайних кислот замість того, щоб їх явно обчислити самостійно.

Але для слабких кислот, які представляють більшість із цих проблем, [H +] = [A-], і ([HA] - [H +]) дуже близьке до [HA]. Тому ви просто використовуєте молярність розчину, передбачену для [HA], яка в цьому випадку дорівнює 0,10.

Це [H +] / [HA] × 100, або для цього розчину мурашиної кислоти,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %