science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe het percentage ionisatie te berekenen gegeven de pH

De pH van een oplossing is een maat voor de waterstofionen of protonen die in die oplossing aanwezig zijn. Omdat zuren protondonoren zijn, kun je in dagelijkse bewoordingen zeggen dat een oplossing met een "sterk zuur" (dat wil zeggen een zuur met een hoge neiging om zijn protonen te doneren) "zuurder" is. Een oplossing bestaande uit een bepaalde concentratie van het krachtige zuur HCl, zoutzuur, zal "zuurder" zijn dan een oplossing die een vergelijkbare concentratie azijnzuur of gewone azijn bevat. In chemische termen komt dit omdat de pH van zoutzuur lager is.

U kunt een niet-gedissocieerd zuur schematisch als HA schrijven, of u kunt de bestanddelen in oplossing schrijven als H + (het proton) en A- (de conjugaat van het zuur). Mierenzuur (gevonden in mierengif) is bijvoorbeeld HCOOH, maar de componenten zijn H + en COOH-. Belangrijk is dat wanneer dit relatief zwakke zuur in oplossing oplost, alle drie de moleculen in verschillende verhoudingen bestaan. De mate waarin een zuur protonen afgeeft, is de mate waarin het geïoniseerd is, en dit is een functie van een eigenschap van het zuur die bekend staat als zijn K a, die u kunt vinden in tabellen online of in boeken.

U kunt het percentage ionisatie van een zuur op basis van de pH op de volgende manier berekenen:
Stap 1: pH omzetten in [H +]

pH wordt gedefinieerd als -log [H +] , waarbij [H +] de concentratie van protonen in oplossing in mol per liter is, dwz de molariteit.

Als u bijvoorbeeld een 0,1 M oplossing van mierenzuur met een pH van 2,5 heeft, kunt u vervang deze waarde in de pH-vergelijking:

2.5 \u003d -log [H +]

[H +] \u003d 1 ÷ 10 2.5 \u003d 0.00316 M \u003d 3.16 × 10 -3 mol /L \u003d 3,16 mmol /L
Stap 2: Bepaal [HA]

Voor sterkere zuren hebt u de K a van het zuur nodig om de vergelijking op te lossen:

K a \u003d [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])

Zoals opgemerkt kunt u de K een waarden van een getal opzoeken van veel voorkomende zuren in plaats van ze te berekenen expl icitly yourself.

Maar voor zwakke zuren, die de meeste van deze problemen hebben, is [H +] \u003d [A-], en ([HA] - [H +]) heel dicht bij [HA]. Daarom gebruikt u eenvoudig de molariteit van de oplossing voor [HA], die in dit geval 0,10 is.
Stap 3: Bereken het percentage ionisatie

Dit is [H +] /[HA] × 100 , of voor deze mierenzuuroplossing,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

\u003d 3.16%