Przeczytaj

Wśród elektrolitówelektrolitelektrolitów mocnych wyróżnić można m.in. roztwory niektórych kwasów i wodorotlenków. Poniżej przedstawiono ogólną procedurę obliczania ich pHpHpH.

bg‑pink

Obliczanie $pH$ mocnych kwasów

Kwasy jednoprotonowe

Do mocnych kwasów jednoprotonowych należą np.: $HCl$ , $HBr$ , $HI$ , ${HMnO}_{4}$ , ${HNO}_{3}$ , ${HClO}_{3}$ , ${HClO}_{4}$ .

R1CbtXds3xY1U

Kwasy wieloprotonowe

Ważne!

Do mocnych kwasów wieloprotonowych należy np. $H_{2} {SO}_{4}$ .

RZSqFCBevulgu

bg‑pink

Obliczanie $pH$ roztworów mocnych wodorotlenków

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy

Do mocnych wodorotlenków,w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy należy np. $KOH$ , $NaOH$ i inne wodorotlenki litowców.

RXnkr3fK09cuu

Krok 1. Mocna zasada z jedną grupą OH dysocjuje całkowicie, a ogólne równanie jej dysocjacji ma postać:
MeOH

\overset{H_{2} O}{\to}

Me⁺ + OH^-
Gdzie:
Me - symbol metalu
OH – anion wodorotlenkowy., Krok 2. Z równania dysocjacji wynika, że z 1 mola zasady otrzymujemy 1 mol anionów wodorotlenkowych. Zatem stężenie jonów wodorotlenkowych powstałych w procesie dysocjacji elektrolitycznej równa się stężeniu zasady:
[MeOH]=[OH^-], Krok 3. Obliczamy pOH ze wzoru:
pOH = -log₁₀[OH^-], Krok 4. pH obliczamy ze wzoru na iloczyn jonowy wody pH + pOH = 14
Po przekształceniu wzoru otrzymujemy: pH=14-pOH

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych

Do mocnych wodorotlenków, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych należy np. ${Ca(OH)}_{2}$ i inne wodorotlenki berylowców (z wyj. berylu).

Rfgl8qBis6hxu

Krok 1. Krok 1. Mocna zasada z kilkoma grupami OH dysocjuje całkowicie, a ogólne równanie jej dysocjacji ma postać:
Me(OH)_m

\overset{H_{2} O}{\to}

Me^m+ + mOH^-
Gdzie:
Me - symbol metalu,
OH - anion wodorotlenkowy,
m - wartościowość metalu równa liczbie anionów wodorotlenkowych., Krok 2. Z równania dysocjacji wynika, że z 1 mola zasady otrzymujemy „m” moli anionów wodorotlenkowych. Zatem stężenie jonów wodorotlenkowych powstałych w procesie dysocjacji elektrolitycznej równa się:
m*[Me(OH)_m]=[OH^-], Krok 3. Obliczamy pOH ze wzoru:
pOH = -log₁₀[OH^-], Krok 4. pH obliczamy ze wzoru na iloczyn jonowy wody pH + pOH = 14
Po przekształceniu wzoru otrzymujemy pH= 14 - pOH

Ważne!

Przedstawiona metoda wyznaczania $pH$ roztworów mocnych kwasów i wodorotlenków nie uwzględnia jonów, pochodzących z procesu autodysocjacji wody. Stężenie jonów, które powstają w czasie autodysocjacji wody, jest bowiem tak małe, że można je pominąć. Stężenia te należałoby jednak uwzględnić w sytuacji obliczania $pH$ roztworów kwasów i zasad o bardzo dużych rozcieńczeniach, np. dla kwasów i zasad o stężeniu mniejszym od 10Indeks górny -6 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$ .

bg‑pink

Obliczanie $pH$ silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego

Przykład 1

Jakie jest $pH$ roztworu $HBr$ , którego stężenie wynosi 10Indeks górny -8 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$ ?

Rozwiązanie

Kwas dysocjuje całkowicie, a równanie dysocjacji elektrolitycznejdysocjacja elektrolitycznadysocjacji elektrolitycznej tego kwasu ma postać:

HBr + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + {Br}^{-}

Gdyby założyć, że stężenie jonów oksoniowychjon oksoniowy (hydroniowy)jonów oksoniowych jest równe stężeniu kwasu, otrzymalibyśmy wynik:

pH = - \log_{10} [H_{3} O^{+}] = - \log_{10} [10^{- 8}] = 8

Takie rozwiązanie mogłoby sugerować, że roztwór ma zasadowy odczyn, co jest nieprawdą.

Z tego względu, dla silnie rozcieńczonych roztworów mocnych elektrolitów, należy uwzględnić jony pochodzące z autodysocjacji wody.

Całkowite stężenie jonów oksoniowych w roztworze rozcieńczonego mocnego kwasu jest sumą stężenia jonów oksoniowych, które pochodzą z dysocjacji kwasu i z autodysocjacji wody.

{[H_{3} O^{+}]}_{c} = {[H_{3} O^{+}]}_{w} + {[H_{3} O^{+}]}_{k}

gdzie:

${[H_{3} O^{+}]}_{c}$ – całkowite stężenie jonów oksoniowych w roztworze;
${[H_{3} O^{+}]}_{w}$ – stężenie jonów oksoniowych pochodzących z autodysocjacji wody.

Obliczamy stężenie jonów oksoniowych, pochodzących z autodysocjacji wody w temperaturze 25°C:

x = {[H_{3} O^{+}]}_{w} = {[{OH}^{-}]}_{w}

10^{- 14} = ({[H_{3} O^{+}]}_{w} + {[H_{3} O^{+}]}_{k}) \cdot {{[OH}^{-}]}_{w}

10^{- 14} = (10^{- 8} + x) \cdot x

10^{- 14} = 10^{- 8} x + x^{2}

x^{2} + 10^{- 8} x - 10^{- 14} = 0

\sqrt{∆} = 2, 0025 \cdot 10^{- 7}

x_{1} < 0

x_{2} = 9,5125 \cdot 10^{- 8}

{[H_{3} O^{+}]}_{w} = 9,5125 \cdot 10^{- 8}

${[H_{3} O^{+}]}_{k}$ – stężenie jonów oksoniowych, pochodzących z dysocjacji kwasu – 10Indeks górny -8 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$

[H_{3} O^{+}] = 9,5125 \cdot 10^{- 8} + 10^{- 8} = 1,05125 \cdot 10^{- 7}

pH = - \log_{10} {[H_{3} O^{+}]}_{c} = - \log_{10} [1,05125 \cdot 10^{- 7}] = 6,98

Odpowiedź

$pH$ roztworu $HBr$ o stężeniu 10Indeks górny -8 $\frac{mol}{{dm}^{3}}$ wynosi 6,98.

Słownik

elektrolit

(gr. ḗlektron „bursztyn”, lytós „rozpuszczalny”) związek chemiczny, który ulega procesowi rozpadu na jony pod wpływem wody i jest zdolny do przewodzenia prądu elektrycznego; gdy jest całkowicie zdysocjowany, mówimy o elektrolicie mocnym

dysocjacja elektrolityczna

(łac. dissociātiō „rozdzielenie”) samorzutny proces rozpadu cząsteczek elektrolitów (kwasów, zasad, soli) w roztworach na dodatnio i ujemnie naładowane cząstki, tj. jony pod wpływem działania rozpuszczalnika

jon oksoniowy (hydroniowy)

$H_{3} O^{+}$ ; jednododatni jon, powstający w wyniku dołączenia się do cząsteczki wody jonu wodorowego

ujemny logarytm dziesiętny ze stężenia jonów oksoniowych, wskaźnik odczynu roztworu

pH = - \log_{10} [H_{3} O^{+}]

Bibliografia

Kocjan R., Chemia analityczna. Podręcznik dla studentów, t. 2, Warszawa 2000.

Minczewski J., Marczewski Z., Chemia analityczna. T. 3. Analiza instrumentalna, Warszawa 1975.

Wprowadzenie

Film samouczek

Obliczanie $pH$ mocnych kwasów

Kwasy jednoprotonowe

Kwasy wieloprotonowe

Obliczanie $pH$ roztworów mocnych wodorotlenków

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych

Obliczanie $pH$ silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego

Słownik

Bibliografia

Wprowadzenie

Film samouczek

Przeczytaj

Obliczanie pH mocnych kwasów

Kwasy jednoprotonowe

Kwasy wieloprotonowe

Obliczanie pH roztworów mocnych wodorotlenków

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypada jeden anion wodorotlenkowy

Wodorotlenki, w których na jeden kation metalu przypadają dwa lub więcej anionów wodorotlenkowych

Obliczanie pH silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego

Słownik

Bibliografia

Obliczanie $pH$ mocnych kwasów

Obliczanie $pH$ roztworów mocnych wodorotlenków

Obliczanie $pH$ silnie rozcieńczonego roztworu mocnego kwasu jednoprotonowego