Растворы слабых кислот или слабых оснований

В водном растворе слабой кислоты, наряду с автопротолизом воды, имеется следующее протолитическое равновесие

K,

HA + H₂O d H₃O+ + A^-

[A"][H3O+] [HA]

Если кислота достаточно слабая (степень протолиза менее 5%), то можно принять, что [HA] «C_HA. Если не учитывать автопротолиз

воды, [H₃O + ] = [A ^- ].

С

Ka = ^[H3^{O ]} [H3O + ] = VKaCHA |p^H = 2(p^Ka ^{- l}g ^CHA)

HA

Если степень протолиза превышает 5%

[H3O + ]²

Ka =

Cha - [h3o+]

[H3OT + Ka[H3O + ] - KaCHA = 0

a HA

- Ka WK² + 4KaC

[H3O+] =

a HA

pH = - lg

- Ka WK² + 4KaC

Степень протолиза кислоты зависит от её константы кислотно­сти и концентрации в растворе:

K С

—^ < 0,05 > 400 или pKa + lgCHA > 2,6

a

^CHA ^Ka

Для 0,1 М CH3COOH pKa + lgCHA = 4,75 - 1 = 3,75 (a < 5%), для 0,1 М H3PO4 pKa + lgCHA = 2,15 - 1 = 1,15 (a > 5%)

Если кислота очень слабая или концентрация её слишком мала

(С^^ < 10^- или pK_a - lgC_HA > 12), то уже нельзя считать, что [H₃O + ] = [A ^- ], поскольку необходимо учесть автопротолиз воды.

KaC

K

a^HA

W

+ ■

,+i/r

[H3O+]

+

[H3O4 [H3O+ ]

[H₃O + ] = [H₃O + ]' + [H₃O + ]

[H3O + ] = V KaCHA + K

pH = - ^2lg(KaCHA + Kw)

В водном растворе слабого основания имеется следующее рав­новесие, описываемое константой основности

B + H₂O d BH+ + OH^-

W

Для вывода формулы для расчёта рН раствора слабого основа­ния рассмотрим взаимодействие кислоты, сопряжённой с рассматри­ваемым основанием, с водой. Такое равновесие описывается K_BH+

^kbh+

W

BH+ + H₂O d B + H₃O+

[B][H3O + ]

[BH+]

K

Приняв, что [B] «C_B, и так как [BH+] = [OH^-] =

[H3O+]

+ t 2

^KW^KBH+

[H3O+] =

^KBH+

C

K

W

B

cb[h3o+] cb[h3^]

K

W

[H3O+]

pH = 2 ⁽pKw + pK_BH+ + lgCB⁾

Если нельзя принять, что [B] ф C_b, то [B] = C_B - [OH^-]

K

W

C

B

[H3O+]

^KBH+

K

W

[H3O + ]²

cb[h3o+]² - Kw[H3^] - kwk

+ ■

Пример 4.2 Рассчитать рН 0,10 М CH₃C00H (pK_a = 4,76), 0,10 М CCl s COOH (pK_a = 0,70, K_a = 0,20), 0,10 М NH₄Cl (pK_a(NH₄+)= 9,24) 0,10 М NH₃ и 0,10 М CH₃C00Na

1) рН = 2-(4,76 - lg0,10)= 2,88 2) pK_a + lgC_HA = 0,7 - 1 = -0,7 (степень протолиза больше 5%)

V

рН =- lg

1,14

0,20 + л/0,20^[3] + 4-0,20-0,10

3) рН =^[4] - (9,24 - lg 0,10) = 5,12 4) рН =¹ - (14,0 + 9,24 + lg0,10) = 11,1

5) рН = 2 - (14,0 + 4,76 + lg 0,10)=8,9

Дата добавления: 2015-09-07