Jaké je pH roztoku 5,0 × 10 2 M v H2CO3?

Odpovědět:

Viz. níže:

Upozornění: Dlouhá odpověď!

Vysvětlení:

# H_2CO_3 #nebo kyselina uhličitá je slabá kyselina vytvořená z oxidu uhličitého, který reaguje s vodou.

# CO_2 (g) + H_2O (l) pravoúhlých lóží H_2CO_3 (aq) #

Být slabou kyselinou, to bude jen částečně disociovat ve vodě, a má disociační konstantu, t # K_a #, z # 4,3 krát 10 ^ -7 # podle této tabulky. Opravdu, kyselina uhličitá je diprotická, což znamená, že se může disociovat dvakrát, takže máme sekundu # K_a # hodnota pro druhou disociaci: # K_a = 4,8 krát 10 ^ -11 #. Které budou také přispět k # pH #. (i když v menším rozsahu než první disociace)

Umožňuje nastavit disociační rovnici pro # K_a # první disociace:

# K_a = (H_3O ^ + krát HCO_3 ^ (-)) ((H_2CO_3) #

Nyní se připojme k našim hodnotám koncentrace kyseliny uhličité spolu s hodnotami # K_a # hodnota.

# 4,3 krát 10 ^ -7 = (H_3O ^ + krát HCO_3 ^ (-) / (5,0 krát 10 ^ -2) #

# 2,15 krát 10 ^ -8 = (H_3O ^ + krát HCO_3 ^ (-)) #

Můžeme to předpokládat # H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-) # v roztoku existují v poměru 1: 1. To umožňuje vyndat druhou odmocninu z výrazu # (H_3O ^ + krát HCO_3 ^ (-)) # najít příslušné koncentrace:

#sqrt (2,15 krát 10 ^ -8) cca (1,47 krát 10 ^ -4) = (H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-)) #

Nyní ve druhé disociaci # HCO_3 ^ (-) # iont bude působit jako kyselina, a proto koncentrace tohoto druhu, který jsme našli v první disociaci, bude hodnotou jmenovatele v novém # K_a # výraz:

# K_a = (H_3O ^ + krát CO_3 ^ (2 -)) ((HCO_3 ^ -) #

# 4,8 krát 10 ^ -11 = (H_3O ^ + krát CO_3 ^ (2 -)) ((1,47 krát 10 ^ -4) #

# přibližně 7,04 krát 10 ^ -15 = H_3O ^ + krát CO_3 ^ (2 -) #

#sqrt (7,04 krát 10 ^ -15) cca 8,39 krát 10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^ (2 -) #

Takže koncentrace iontů oxonia, # H_3O ^ + #, které určují # pH #, je přibližně # (1.47 krát 10 ^ -4) + (8.39 krát 10 ^ -8) cca 1.47 krát 10 ^ -4 #.

Jinými slovy, druhá disociace byla tak malá, že ji bylo možné považovat za zanedbatelnou - ale buďme důkladní.

Nyní pomocí rovnice k nalezení # pH # můžeme vypočítat # pH # tohoto řešení.

# pH = -log H_3O ^ + #

# pH = -log 1,47 krát 10 ^ -4 #

#pH cca 3.83 #