Как рассчитать pH в растворе соли , образованной слабой кислотой и слабым основанием ? Вот например pH 1M раствора Nh4HCO3 Ка 4,5*10-⁷. Кб 1,76*10-⁵ (pH=7,79)
Для расчета pH раствора соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, необходимо использовать систему уравнений, основанную на константах диссоциации. В вашем случае рассматривается соль аммоний бикарбонат NH4HCO3NH4HCO3NH4HCO3, которая образуется из аммониевой кислоты NH4+NH4^+NH4+ и бикарбонат-ионов HCO3−HCO3^-HCO3−.
Шаг 1: Определение константы степени диссоциации
Сначала вычислим константу диссоциации для соли. Мы знаем, что:
Константа кислотности Ka K_a Ka аммониевой кислоты NH4+NH4+NH4+: Ka=4.5×10−7 K_a = 4.5 \times 10^{-7} Ka=4.5×10−7
Из этих констант можно найти Kw K_w Kw - константу ионного произведения воды при25°C(Kw≈1.0×10−14)при 25°C ( K_w \approx 1.0 \times 10^{-14} )при25°C(Kw≈1.0×10−14): Kw=Ka⋅Kb
K_w = K_a \cdot K_b Kw=Ka⋅Kb
Шаг 2: Рассчитать pH
Для раствора 1M NH4HCO3 можно использовать уравнение, учитывающее ионное равновесие. Так как аммоний NH4+NH4^+NH4+ будет диссоциировать, создавая H+ и HCO3^-:
При этом x x x - это концентрация [H+] [H^+] [H+]. Для достаточно разбавленных растворов x x x можно считать небольшой величиной по сравнению с C C C, поэтому приближаемся:
Это значение pH будет корректно анализировать в зависимости от ионов в растворе. Объединяя эффекты как NH4^+, так и HCO3^-.
Уточнение
При диполярных солях, у которых наблюдается плоская реверсия осмотической активности, а также при рассчете pH необходимо будет использовать данный подход , уравнение равноценной реверсии. Пожалуйста уточните путь подтверждения.
Для расчета pH раствора соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием, необходимо использовать систему уравнений, основанную на константах диссоциации. В вашем случае рассматривается соль аммоний бикарбонат NH4HCO3NH4HCO3NH4HCO3, которая образуется из аммониевой кислоты NH4+NH4^+NH4+ и бикарбонат-ионов HCO3−HCO3^-HCO3−.
Шаг 1: Определение константы степени диссоциацииСначала вычислим константу диссоциации для соли. Мы знаем, что:
Константа кислотности Ka K_a Ka аммониевой кислоты NH4+NH4+NH4+:
Ka=4.5×10−7 K_a = 4.5 \times 10^{-7} Ka =4.5×10−7
Константа основности Kb K_b Kb угольной кислоты HCO3−HCO3^-HCO3−:
Kb=1.76×10−5 K_b = 1.76 \times 10^{-5} Kb =1.76×10−5
Из этих констант можно найти Kw K_w Kw - константу ионного произведения воды при25°C(Kw≈1.0×10−14)при 25°C ( K_w \approx 1.0 \times 10^{-14} )при25°C(Kw ≈1.0×10−14):
Шаг 2: Рассчитать pHKw=Ka⋅Kb K_w = K_a \cdot K_b
Kw =Ka ⋅Kb
Для раствора 1M NH4HCO3 можно использовать уравнение, учитывающее ионное равновесие. Так как аммоний NH4+NH4^+NH4+ будет диссоциировать, создавая H+ и HCO3^-:
NH4+⇌H++NH3 NH4^+ \rightleftharpoons H^+ + NH3
NH4+⇌H++NH3
Составим уравнение на основе Ka и используем для расчета pH:
Ka=[H+][NH3][NH4+] K_a = \frac{[H^+][NH3]}{[NH4^+]}
Ka =[NH4+][H+][NH3]
Поскольку концентрации всех компонентов приблизительно равны, можно записать:
Ka=x2C−x(C=1M) K_a = \frac{x^2}{C - x} \quad (C = 1M)
Ka =C−xx2 (C=1M)
При этом x x x - это концентрация [H+] [H^+] [H+]. Для достаточно разбавленных растворов x x x можно считать небольшой величиной по сравнению с C C C, поэтому приближаемся:
Ka≈x21 ⟹ x2=Ka ⟹ x=Ka=4.5×10−7≈0.0006708 M K_a \approx \frac{x^2}{1} \implies x^2 = K_a \implies x = \sqrt{K_a} = \sqrt{4.5 \times 10^{-7}} \approx 0.0006708 \,M
Шаг 3: Рассчитаем pHKa ≈1x2 ⟹x2=Ka ⟹x=Ka =4.5×10−7 ≈0.0006708M
Теперь мы можем рассчитать pH:
pH=−log[H+]=−log(0.0006708)≈3.17+7=10.83 pH = -\log[H^+] = -\log(0.0006708) \approx 3.17 + 7 = 10.83
pH=−log[H+]=−log(0.0006708)≈3.17+7=10.83
Это значение pH будет корректно анализировать в зависимости от ионов в растворе. Объединяя эффекты как NH4^+, так и HCO3^-.
УточнениеПри диполярных солях, у которых наблюдается плоская реверсия осмотической активности, а также при рассчете pH необходимо будет использовать данный подход , уравнение равноценной реверсии. Пожалуйста уточните путь подтверждения.