Come calcolare il pH di un acido debole
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Il calcolo del pH di un acido debole è un po 'più complicato rispetto alla determinazione del pH di un acido forte perché gli acidi deboli non si dissociano completamente in acqua. Fortunatamente, la formula per il calcolo del pH è semplice. Ecco cosa fai.
Key Takeaways: pH di un acido debole
- Trovare il pH di un acido debole è un po 'più complicato di trovare il pH di un acido forte perché l'acido non si dissocia completamente nei suoi ioni.
- L'equazione del pH è sempre la stessa (pH = -log [H+]), ma è necessario utilizzare la costante di dissociazione acida (Kun') per trovare [H+].
- Esistono due metodi principali per risolvere la concentrazione di ioni idrogeno. Uno implica l'equazione quadratica. L'altro presuppone che l'acido debole si dissocia a malapena nell'acqua e si avvicina al pH. Quale scegli dipende da quanto preciso devi avere la risposta. Per i compiti, usa l'equazione quadratica. Per un rapido preventivo in laboratorio, utilizzare l'approssimazione.
pH di un problema di acido debole
Qual è il pH di una soluzione di acido benzoico 0,01 M?
Dato: acido benzoico Kun'= 6,5 x 10-5
Soluzione
L'acido benzoico si dissocia in acqua come:
C6H5COOH → H+ + C6H5COO-
La formula per Kun' è:
Kun' = [H+] [B-] / [HB]
dove:
[H+] = concentrazione di H+ ioni
[B-] = concentrazione di ioni base coniugata
[HB] = concentrazione di molecole di acido non dissociate
per una reazione HB → H+ + B-
L'acido benzoico dissocia una H.+ ione per ogni C.6H5COO- ione, quindi [H+] = [C6H5COO-].
Lascia che x rappresenti la concentrazione di H+ che si dissocia da HB, quindi [HB] = C - x dove C è la concentrazione iniziale.
Immettere questi valori in Kun' equazione:
Kun' = x · x / (C -x)
Kun' = x² / (C - x)
(C - x) Kun' = x²
x² = CKun' - xKun'
x² + Kun'x - CKun' = 0
Risolvi per x usando l'equazione quadratica:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-Kun' + (Kun'² + 4CKun')½] / 2
** Nota ** Tecnicamente, ci sono due soluzioni per x. Poiché x rappresenta una concentrazione di ioni in soluzione, il valore per x non può essere negativo.
Immettere i valori per Kun' e C:
Kun' = 6,5 x 10-5
C = 0,01 M
x = -6,5 x 10-5 + [(6.5 x 10-5) ² + 4 (0,01) (6,5 x 10-5)]½ / 2
x = (-6,5 x 10-5 + 1,6 x 10-3) / 2
x = (1,5 x 10-3) / 2
x = 7,7 x 10-4
Trova pH:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Risposta
Il pH di una soluzione di acido benzoico 0,01 M è 3,11.
Soluzione: metodo rapido e sporco per trovare pH acido debole
La maggior parte degli acidi deboli si dissociano appena in soluzione. In questa soluzione abbiamo trovato l'acido dissociato solo da 7,7 x 10-4 M. La concentrazione originale era 1 x 10-2 o 770 volte più forte della concentrazione di ioni dissociata.
I valori per C - x allora, sarebbero molto vicini a C per sembrare invariati. Se sostituiamo C con (C - x) in Kun' equazione,
Kun' = x² / (C - x)
Kun' = x² / C
Con questo, non è necessario usare l'equazione quadratica per risolvere per x:
x² = Kun'· C
x² = (6.5 x 10-5) (0.01)
x² = 6,5 x 10-7
x = 8,06 x 10-4
Trova pH
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8,06 x 10-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Nota che le due risposte sono quasi identiche con solo una differenza di 0,02. Si noti inoltre che la differenza tra la x del primo metodo e la x del secondo metodo è solo 0,000036 M. Per la maggior parte delle situazioni di laboratorio, il secondo metodo è "abbastanza buono" e molto più semplice.
Controlla il tuo lavoro prima di segnalare un valore. Il pH di un acido debole dovrebbe essere inferiore a 7 (non neutro) ed è generalmente inferiore al valore di un acido forte. Nota che ci sono eccezioni. Ad esempio, il pH dell'acido cloridrico è 3,01 per una soluzione da 1 mM, mentre anche il pH dell'acido fluoridrico è basso, con un valore di 3,27 per una soluzione da 1 mM.
fonti
- Bates, Roger G. (1973). Determinazione del pH: teoria e pratica. Wiley.
- Covington, A. K .; Bates, R. G .; Durst, R. A. (1985). "Definizioni di scale di pH, valori di riferimento standard, misurazione del pH e relativa terminologia". Pure Appl. Chem. 57 (3): 531-542. doi: 10,1351 / pac198557030531
- Housecroft, C. E .; Sharpe, A. G. (2004). Chimica inorganica (2a edizione). Prentice Hall. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J. (2010). "Cent'anni di pH". Journal of Chemical Education. 87 (1): 30-32. doi: 10.1021 / ed800002c
- Miessler G. L .; Tarr D .A. (1998). Chimica inorganica (2a ed.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.
