Obliczanie pH bardzo rozcieńczonego roztworu.

[GluEEE]

Jak policzyć pH bardzo rozcieńczonego roztworu? Jak uwzględnić w obliczeniach autoprotolizę wody?

[Kartezjusz]

Autoprotoliza, czyli pozpad cząsteczki na odpowiednie jony?

[GluEEE]

Autodysocjacja wody

[Kartezjusz]

Dołącz do jonów \(\displaystyle{ OH^{-}}\) i \(\displaystyle{ H+}\) powstałych z roztworu. jony powstałe z dysocjacji wody. ( połowa masy na każdy rodzaj jonów).

[GluEEE]

Połowa masy na każdy rodzaj jonów? Co to znaczy?

[Kartezjusz]

chodzi o stężenia jonów \(\displaystyle{ OH^{-}}\)i \(\displaystyle{ H^{+}}\)

[pesel]

\(\displaystyle{ [H^{+}]_{total}= [H^{+}]_{kwas}+ [H^{+}]_{woda}=C_{HA}+[H^{+}]_{woda}}\)

\(\displaystyle{ [H^{+}]_{total} \cdot [OH^{-}]_{woda}=K_{w}}\)

oczywiście:

\(\displaystyle{ [OH^{-}]_{woda}=[H^{+}]_{woda}}\)

toteż:

\(\displaystyle{ [H^{+}]_{total} \cdot [H^{+}]_{woda}=K_{w}}\)

\(\displaystyle{ (C_{HA}+[H^{+}]_{woda}) \cdot [H^{+}]_{woda}=K_{w}}\)

\(\displaystyle{ [H^{+}]_{woda}^{2}+C_{HA}[H^{+}]_{woda}-K_{w}=0}\)

Rozwiązujesz równanie kwadratowe, bierzesz fizyczny pierwiastek, wstawiasz do pierwszego równania, logarytmujesz, dajesz minus i masz.

[GluEEE]

Bardzo proszę Cię jeszcze o przykład. Np. 0.001 molowy roztwór HCl. Co mam wstawić za stężenie \(\displaystyle{ H^+}\) od wody? \(\displaystyle{ 10^{-7}}\)?

[pesel]

Dla 0,001 M HCl nie zawracamy sobie głowy stężeniem protonów pochodzących od wody i przyjmujemy, że:

\(\displaystyle{ [H^{+}] \approx c_{HA}}\)

oraz

\(\displaystyle{ pH=3.00}\)

Dlaczego? Bo jest pomijalnie małe. W czystej wodzie wynosi \(\displaystyle{ 10^{-7}}\) a w obecności tak stężonego kwasu jest jeszcze mniejsze. A jakie? Ano rozwiąż sobie podanym sposobem i dowiesz się jakie jest.

Natomiast jak masz HCl o stężeniu rzędu \(\displaystyle{ 10^{-7}}\) to oczywiście nie możesz powiedzieć, że pH=7 bo to bezsens i musisz rozwiązać podanym sposobem bo wtedy udział protonów od wody jest istotny. Tym bardziej dla jeszcze bardziej rozcieńczonego kwasu np. \(\displaystyle{ 5 \cdot 10^{-8}}\) okaże się, że więcej protonów pochodzi z wody niż z tego kwasu.

Moja rada: rozwiąż sobie podanym przeze mnie sposobem dla wszystkich trzech podanych stężeń i popatrz na rozwiązania.

[GluEEE]

Przykładowo: Dobrze? Tutaj założyłem, że stężenie kwasu jest równe \(\displaystyle{ 10^{-7}}\)

A jeśli kwas byłby słaby, to zamiast \(\displaystyle{ c _{HA}}\) wstawiam stężenie pomnożone przez stałą dysocjacji, tak?

[pesel]

Ujemny pierwiastek odrzucasz. Czyli Twoje rozwiązanie:

\(\displaystyle{ [H^{+}]_{woda}=6.18 \cdot 10^{-8}}\)

a więc

\(\displaystyle{ [H^{+}]_{total}=[H^{+}]_{kwas}+[H^{+}]_{woda}=C_{HA}+[H^{+}]_{woda}=10^{-7}+6.18 \cdot 10^{-8}=1.618 \cdot 10^{-7}}\)

\(\displaystyle{ pH=-log[H^{+}]_{total}=-log (1.618 \cdot 10^{-7})=6.79}\)


\(\displaystyle{ -------}\)

W przypadku słabego kwasu mnożenie jego stężenia przez stałą dysocjacji ... hmm. Chyba się przejęzyczyłeś. Jeżeli już to przez stopień dysocjacji gdybyś go znał dla tego stężenia.

[GluEEE]

Dziękuję bardzo .

Czyli mam np. kwas \(\displaystyle{ CH _{3}COOH}\) o stężeniu \(\displaystyle{ 10^{-6}}\)

Jak policzyć ile protonów wyrzuci do wody?

[pesel]

Jak znasz stopień dysocjacji dla tego stężenia to oczywiście:

\(\displaystyle{ [H^{+}]_{kwas}= \alpha \cdot C_{CH_{3}COOH}}\)

A jak nie znasz to go obliczasz.

Przy tak niskim stężeniu kwasu octowego może się okazać, że jego stała dysocjacji jest na tyle dużą, że można pominąć stężenie postaci niezdysocjowanej i przyjąć, że jest on przy tak dużym rozcieńczeniu całkowicie zdysocjowany.