Pro řešení $ \ ce {HA -} $ , I viděli jsme následující přibližné hodnoty pro $ \ mathrm {pH}: $

$$ \ mathrm {pH} = \ frac {1} {2} (\ mathrm {p} K_ \ mathrm {a1} + \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a2}) \ značka {1} $$

$$ \ mathrm {pH} = \ sqrt {\ frac {K_1K_2 [\ ce {HA-}] + K_1K_ \ mathrm {w}} {K_1 + [ \ ce {HA -}]}} \ značka {2} $$

Jak se liší? Je druhá aproximace vždy přesnější než ta první? Vím, že druhá je odvozena z rovnic rovnováhy hmotnosti a náboje a první je stejná jako druhá, s několika předpoklady.

Komentáře

  • Druhá rovnice by měla být pro $ \ ce {[H +]} $ ne $ \ pu {pH} $.

Odpovědět

Správné výrazy jsou:

$$ \ mathrm {pH} = \ frac {1} {2} (\ mathrm {p} K_ \ mathrm {a1} + \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a2}) \ tag {1} $$

$$ \ ce {[H +]} = \ sqrt {\ frac {K_1K_2 [\ ce {HA-}] + K_1K_ \ mathrm {w}} {K_1 + [\ ce {HA -}]}} \ značka {2} $$

Rovnice 2 je přesný výraz (zanedbávání aktivit vs. koncentrace), ale výraz 1 je přibližný.

Chcete-li začít používat přibližný výraz převzetím -log druhé rovnice:

$$ – \ log {\ ce {[ H +]}} = \ mathrm {pH} = – \ log \ left (\ sqrt {\ frac {K_1K_2 [\ ce {HA-}] + K_1K_ \ mathrm {w}} {K_1 + [\ ce {HA-} ]}} \ right) $$

odebrání $ K_1 $ z čitatele a zjednodušení …

$$ \ mathrm {pH} = \ frac {1} {2} \ left (\ mathrm {pK} _1 – \ log \ left (\ frac {K_2 [\ ce { HA-}] + K_ \ mathrm {w}} {K_1 + [\ ce {HA -}]} \ right) \ right) $$

Nyní ke snížení $ \ dfrac {K_2 [\ ce {HA-}] + K_ \ mathrm {w}} {K_1 + [\ ce {HA -}]} $ do $ K_2 $ musí být splněny dvě podmínky:

  • $ K_2 [\ ce {HA-}] \ gg K_ \ mathrm {w} $
  • $ K_1 \ ll [\ ce {HA -}] $

Odpověď

Předchozí rovnice předpokládá $$ [\ ce {H2A}] \ simeq [\ ce {A ^ 2 -}] $$

náležitá reakce

$$ \ ce {2 HA- < = > H2A + A ^ 2 -} $$

Je to možné se dvěma zjednodušujícími podmínkami:


Koncentrace oxonia, resp. hydroxidové ionty vznikající z disociace vody jsou mnohem nižší než koncentrace základních, resp. kyselá forma amfolytu.

$$ [\ ce {H2A}] \ gg \ sqrt {K_ \ mathrm {w}} $$ $$ [\ ce {A ^ 2-}] \ gg \ sqrt {K_ \ mathrm {w}} $$

Tím je zajištěn účinek amfolytová reakce s produkty rozkladu vody

$$ \ ce {A ^ 2- + H3O + – > HA- + H2O} $$ $$ \ ce {H2A + OH- – > HA- + H2O} $$

je pro koncentrační poměry formy amfolytu zanedbatelné a disociaci vody můžete ignorovat. Tato podmínka je kritická pro nízkou koncentraci amfolytu poblíž neutrální $ \ mathrm {pH} $ .


Koncentrace oxonia resp. hydroxidové ionty je mnohem nižší než koncentrace kyselých resp. základní formy amfolytu.

$$ [\ ce {H2A}] \ gg [\ ce {H +}] $$ $$ [\ ce {A ^ 2-}] \ gg [\ ce {OH -}] $$

Tím je zajištěn účinek produkce oxonia resp. hydroxidové ionty k dosažení konečné $ \ mathrm {pH} $

$$ \ ce {HA – + H2O – > A ^ 2- + H3O +} $$ resp. $$ \ ce {HA- + H2O – > H2A + OH -} $$

nekonkuruje tvorbě kyselých / bazických amfolytových forem.

$$ \ ce {2 HA- + – > A ^ 2- + H2A} $$

Tato podmínka neplatí pro velmi nízký / velmi vysoký cíl $ \ mathrm {pH} $ , protože příslušné ionty se vyrábějí na úkor odchylky od stejného poměru koncentrace formy amfolytu.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *