|
 |
|
Izračunati vrijednost pH otopina sljedećih kiselina:
a) octene kiseline, koncentracije 0,10 mol/L;
b) kloridne kiseline, koncentracije 0,050 mol/L;
c) mravlje kiseline, koncentracije 0,20 mol/L;
d) fluoridne kiseline, koncentracije 0,70 mol/L;
e) benzojeve kiseline, koncentracije 0,15 mol
Dobar dan, mene samo zanima po kojoj bih formuli mogla izračunati točne pH vrijednosti ovih kiselina jer sam probala sa -log(c) i ispali su mi premali brojevi što daje netočan rezultat.
Unaprijed hvala na odgovoru!
|
|
Ime i prezime:
Mia Terzić
|
 |
 |
Da bi se mogao izračunati pH otopine neke monoprotonske kiseline, potrebno je znati dvije stvari: koncentraciju otopine i konstantu disocijacije kiseline. Kod poliprotonskih kiselina poput sumporne ili fosforne stvari su malo kompliciranije, ali često se može proći s aproksimacijama. Ako te zanima kako računati s time, javi se opet, a možeš pokušati i pogledati arhivu pitanjâ jer mi se čini da smo već pisali o tomu.
pH otopine dobiva se logaritmiranjem ne koncentracije kiseline, nego koncentracije oksonijevih iona (detaljnije objašnjenje možeš vidjeti ovdje). Naime, dok neke kiseline poput klorovodične u vodi disociraju potpuno, mnoge će disocirati tek djelomično, tako da će se u otopini naći i disocirani i nedisocirani oblik te kiseline, i to u termodinamičkoj ravnoteži:
HA(aq) ⇌ H+(aq) + A‒(aq)
Ta se ravnoteža može opisati i matematičkom jednadžbom:
Ka = [H+][A‒]/[HA]
Ako u otopini imamo samo kiselinu, gotovo svi hidroni potjecat će od nje, tako da će koncentracija hidronâ biti približno jednaka koncentraciji anionâ. Istovremeno, koncentracija nedisocirane kiseline bit će jednaka ukupnoj koncentraciji kiseline umanjenoj za koncentraciju anionâ. Kad sve to ubacimo u jednadžbu, dobivamo:
Ka = [H+]2/(c(HA) ‒ [H+])
U toj jednadžbi jedina nepoznanica je koncentracija hidronâ, budući da konstantu disocijacije obično možemo naći u literaturi, a koncentraciju ili imamo zadanu, ili ju znamo jer smo sami spravljali otopinu. Uz malo preuređivanja jednadžba se može prevesti u klasičnu kvadratnu jednadžbu, koja se dade lako riješiti:
[H+]2 + Ka[H+] ‒ Kac(HA) = 0
Njezinim rješavanjem dobije se koncentracija hidronâ, iz koje se može izračunati pH.
Riješivši to, možemo se vratiti na početak. Jedna od temeljnih klasifikacija kiselina je na jake i slabe. Jake su one koje u vodi potpuno disociraju, a slabe one koje ne disociraju potpuno (kod poliprotonskih kiselina jakima ćemo nazvati sve koje potpuno disociraju u prvom stupnju, a dalje možemo govoriti o tomu koliko su jake za iduće stupnjeve). Među kiselinama iz tvog zadatka jaka je jedino klorovodična kiselina i pH njezine otopine stvarno će biti približno jednak negativnom logaritmu koncentracije izražene u mol/L. Za ostale kiseline slijedi račun koji sam opisao gore.
Ovisno o konstanti disocijacije i koncentraciji kiseline, dobit ćemo razne vrijednosti pH, pri čemu će one tipično biti u rasponu od nula do sedam. Ako pH ispadne veći od sedam, onda smo sigurno radili krivo jer bi to značilo da je otopina kiseline lužnata. Ako pak pH ispadne manji od nule, možda samo imamo jako koncentriranu kiselinu. Istini za volju, kod jako koncentriranih otopina opisani račun za pH nije dovoljno točan jer bitnu ulogu počinju igrati i ionska jakost, pa i polarnost otopine. U slučaju fluorovodične kiseline događa se pak i nelinaerno povećanje kiselosti otopine.
Ako smo pak sve dobro napravili i pH nam ispadne iznad pet, a ispod sedam, onda imamo posla s još jednom komplikacijom, a to je autoionizacija vode. Naime, voda također sudjeluje u kiselinsko-baznim ravnotežama i doprinos autoionizacije vode vrijednost pH može se zanemariti samo dok su koncentracije baza ili kiselina, odnosno hidroksidnih ili oksonijevih iona koji od njih dolaze znatno veće od koncentracija hidroksidnih i oksonijevih iona u neutralnoj vodi (dakle barem stotinjak puta veće od 10‒7 mol/L). Ako to nije slučaj, gore opisanom računu dodaje se još dio s autoionizacijom vode, što znači malo više posla, ali daleko točniji rezultat.
Usput budi rečeno, ako u literaturi s kojom raspolažeš ne možeš naći konstante disocijacije spomenutih kiselina, uvijek možeš pogledati na Wikipediji, idealno engleskoj. Članci o kemijskim spojevima redovito u stupcu s desne strane sadrže i nekolicinu važnijih fizikalnih konstanti vezanih za te spojeve, a kod kiselina je to redovito i konstanta kiselosti, obično izražena kao pKa. Za slučaj da ne znaš njihove enegleske nazive, octena, klorovodična, mravlja, fluorovodična i benzojeva kiselina na engleskom se zovu "acetic acid", "hydrochloric acid", "formic acid", hydrofluoric acid" i "benzoic acid".
Pozdrav, |
|
|
Odgovorio:
Ivica Cvrtila
i.cvrtila@rug.nl
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
