Slabé protolyty

Určete pH 0,2 M kyseliny octové, známe-li hodnotu disociační konstanty K_a = 1,8⋅10⁻⁵.

Slabé kyseliny

Ve vodných roztocích slabých elektrolytů nejsou disociovány všechny molekuly elektrolytu (narozdíl od silných elektrolytů).

Disociaci slabé jednosytné kyseliny ve vodném prostředí vyjádřuje rovnice:

\[HA + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + A^- \]

Příklady slabých kyselin: H₂CO₃, H₃PO₄, HNO₂, H₂SO₃

Využijeme vztahu :

\[{\color{DarkRed}\boldsymbol{pH = \frac{1}{2} \cdot (pK_a -\log c (HA))}} \tag{3.4}\]

Hodnotu pK_a vypočítáme z disociační konstanty:

\[\boldsymbol{{\color{DarkRed} pK_a = -\log K_a}}\tag{3.5}\]

K_a = 1,8⋅10⁻⁵

c = 0,20 M

Využijeme vztahu pro výpočet pK_a (3.5) :

\(\boldsymbol{{\color{DarkRed} pK_a = -\log K_a}}\)

Po dosazení:

\(pK_a = - \log K_a = -\log 1,8\cdot 10^{-5} = ≈ 4,74\)

Vypočteme pH slabé kyseliny ze vzorce (3.4):

\({\color{DarkRed}\boldsymbol{pH = \frac{1}{2} \cdot (pK_a -\log c (HA))}}\)

Po dosazení:

\(pH = \frac{1}{2} (4,74-\log 0,20) = \frac{1}{2} (4,74 + 0,70) ≈ {\color{DarkGreen}\mathbf{2,72}}\)

pH roztoku je 2,72.

Obsahuje-li 250 cm³ roztoku 0,07 molů amoniaku, jaké je pH tohoto roztoku?

pK_b(NH₃) = 4,755

Disociaci slabé zásady ve vodném prostředí vyjadřujeme rovnicí:

\[ B + H_2O \rightleftharpoons HB^+ + OH^- \] Příklady slabých zásad: NH₃,CH₃NH₂,CH₃CH₂NH

Při výpočtech využijeme vztahu analogickému k výpočtu pH slabé kyseliny:

\[{\color{DarkRed}\mathbf{pH =14- \frac{1}{2}(pK_b-\log c(B))}}\tag{3.6}\]

Jednotky převedeme:

V = 250 cm³ = 0,250 dm³

n = 0,070 mol

pK_b = 4,755

Vypočítáme koncentraci ze znalosti hodnot objemu a látkového množství:

\(c = \frac{n}{V} = \frac{0,070}{0,250} = 0,28\;mol\cdot dm^{-3}\)

Použijeme k výpočtu pH vzorec (3.6):

\({\color{DarkRed}\mathbf{pH =14- \frac{1}{2}(pK_b-\log c(B))}} \)

Po dosazení dostáváme hodnotu pH:

\(pH = 14- \frac{1}{2}(4,755-\log 0,28) = 14- \frac{1}{2}(4,755 + 0,55) ≈ {\color{DarkGreen}\mathbf{11,35}}\)

pH roztoku je 11,35.