Wie bestimmen Sie den pH-Wert aus pKa?

Ich werde diskutieren, wie man es bestimmt pH gegeben #"pKa"# für eine monoprote Säure, das ist ein Säure das spendet nur ein Proton pro Molekül, wenn es in wässrige Lösung gegeben wird.

Die allgemeine Gleichung für eine monoprote Säure in wässriger Lösung lautet

#HA_((aq)) rightleftharpoons H_(aq)^(+) + A_(aq)^(-)#

Wenn Sie es mit einem zu tun haben puffern, dann haben Sie es mit einer schwachen Säure zu tun. In diesem Fall ist die Henderson-Hasselbalch-Gleichung kann dich direkt abholen #"pKa"# zu den Lösungen pH (vorausgesetzt du kennst das Konzentrationen der schwachen Säure und ihrer konjugierten Base)

#pH = pKa + log(([A^(-)])/([HA]))#

Wenn Sie es nicht mit einem Puffer zu tun haben, müssen Sie den verwenden saure Dissoziationskonstante, #"K"_a#, um den pH-Wert der Lösung zu bestimmen. In diesem Fall müssen Sie feststellen #[H^(+)]# um den pH zu bestimmen, da

#pH = -log([H^(+)])#

Der Wert der Säuredissoziationskonstante kann abgeleitet werden #"pKa"#

#K_a = 10^("-pKa")#

Für eine starke Säure #"pKa" <1# und #"K"_a>1# ; Starke Säuren dissoziieren in wässriger Lösung vollständig, so #[H^(+)]# = #[HA]#, das heißt

#pH = -log([HA])#

Wenn Sie es mit einer schwachen Säure zu tun haben, müssen Sie die verwenden ICE Tisch Methode (mehr hier: http://en.wikipedia.org/wiki/RICE_chart). Die Anfangskonzentration der Säure beträgt #C#, damit

......#HA rightleftharpoons H^(+) + A^(-)#
I: ...... C ......... 0 ......... 0
C: ... (- x) ......... (+ x) ...... (+ x)
E: .. (Cx) ....... (x) ....... (x)

Beachten Sie, dass #"K"_a# ist definiert als

#K_a = ([H^(+)] * [A^(-)])/([HA])#, was bedeutet, dass Sie bekommen

#K_a = (x * x)/(C-x) = x^(2)/(C-x)#

Zu diesem Zeitpunkt ist das einzige Unbekannte, das Sie normalerweise haben #x#; lösen für #x# und wähle die positive lösung (erinnere dich daran #x# repräsentiert die Konzentration von #H^(+)# und #A^(-)#, also muss es eine positive Zahl sein).

Dadurch #[H^(+)] = x => pH = -log([H^(+)])#

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