Door bijdrager | Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Ammoniak (NH₃) is een vluchtig gas dat gemakkelijk in water oplost en als zwakke base fungeert. Het evenwicht in een waterige oplossing wordt weergegeven door de reactie:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

De zuurgraad of basiciteit van de resulterende oplossing wordt uitgedrukt als de pH, de negatieve logaritme met grondtal 10 van de waterstofionenconcentratie ([H⁺]). Voor basen wordt de basisdissociatieconstante (Kb) gedefinieerd als:

Kb =[NH₄⁺][OH⁻]/[NH₃]

waarbij de haakjes molaire concentraties aangeven. Kb is temperatuurafhankelijk en wordt gewoonlijk berekend op 25°C. Voor ammoniak geldt Kb =1,8×10⁻⁵.

Stap 1 – Schat de initiële producttermijn

Vermenigvuldig de Kb-waarde met de totale ammoniakconcentratie (Cₜ =[NH₃] + [NH₄⁺]) en met 4. De factor 4 komt uit een kwadratische benadering die wordt gebruikt als de base zwak is en de ionisatie klein is. Als Cₜ =0,10M:

Productterm =4 × Kb × Cₜ =4 × 1,8×10⁻⁵ × 0,10 =7,2×10⁻⁶.

Stap 2 – Bereken de geschatte hydroxideconcentratie

Neem de vierkantswortel van de productterm om de concentratie van hydroxide-ionen ([OH⁻]) te benaderen:

[OH⁻] ≈ √(7,2×10⁻⁶) =2,683×10⁻³M (afgerond op het dichtstbijzijnde duizendste).

Stap 3 – Verfijn de hydroxidewaarde

Trek de Kb-waarde af van de voorlopige [OH⁻] en deel deze door 2 om een nauwkeurigere [OH⁻] te verkrijgen (dit corrigeert voor de kleine bijdrage van Kb aan het ionenproduct):

[OH⁻] =(2,683×10⁻³ – 1,8×10⁻⁵) / 2 =1,333×10⁻³M.

Stap 4 – Bepaal de waterstofionenconcentratie

Gebruik de ionenproductconstante van water (Kw =1,0×10⁻¹⁴M²) om [H⁺] te vinden:

[H⁺] =Kw / [OH⁻] =1,0×10⁻¹⁴ / 1,333×10⁻³ =7,502×10⁻¹¹M.

Stap 5 – Bereken de pH

Bereken ten slotte de pH als de negatieve logaritme met grondtal 10 van [H⁺]:

pH =–log₁₀(7,502×10⁻¹¹) =10,12.

Een ammoniakoplossing van 0,10 M bij 25°C heeft dus een pH van ongeveer 10,12.