Ha a glicerin pKa értéke 14,15. Hogyan számolja ki a pH-értékét hozzá?
Feltételezem, hogy a Henderson-Hasselbalch származék, amely gyenge savak és bázisok esetén működik, itt nem alkalmazható.
Válasz
A válasz hozzávetőlegesen 6,88. Ezért a glicerin $ 1 \ M $ oldata vízben mindig enyhén savas lesz (figyelembe véve, hogy a hidroxilok sokkal gyengébb bázisok, mint a savak, azaz a $ \ ce {C3H7O2OH + H2O = > C3H7O2O ^ – + H3O ^ +} $ sokkal nagyobb, mint a $ \ ce {C3H7O2OH + H2O állandója = div id =” 7a723f9d7c “>
= > C3H7O2OH2 ^ + + OH ^ -} $, ami lehet, hogy nem igaz. A második egyensúly beépítése a valódi pH-t még közelebb fogja vezetni a 7-hez)
Nagyon gyenge vagy nagyon híg savak / bázisok esetében a disszociációs probléma megoldása kissé bonyolultabb, mert figyelembe kell venni a víz öndiszociációs egyensúlyát. Gyakran érvényes megközelítés, ha megfeledkezünk róla, mivel a víznek csak kicsi a hajlandósága az öndiszociációra, ezért hatása a $ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $ és $ \ ce {egyensúlyi koncentrációkra OH ^ {-} _ {(aq)}} $ gyakran elhanyagolható, de ez nem a te eseted; Úgy tűnik, hogy a vízben lévő glicerin körülbelül olyan gyenge sav, mint maga a víz.
Az egyensúlyi problémák megoldásának legjobb módja egy nagy, az összes tényezőt magában foglaló egyenlet felállítása kisebb egyenletek kombinálásával. Olyan egyenletet kell készítenünk, amely figyelembe veszi a tápközeg összes fajait ($ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $, $ \ ce {OH ^ {-} _ {(aq)}} $ , $ \ ce {C3H7O2O ^ {-} _ {(aq)}} $ és $ \ ce {C3H7O2OH _ {(aq)}} $ {a kényelem kedvéért az utóbbi kettőt $ \ ce {A ^ -} $ és $ \ ce {HA} $}) és a kapcsolódó egyensúlyi állandók ($ K_a $ és $ k_w $). A kisebb egyenleteket a töltések (egy egyenlet) és az egyes anyagok anyagmennyiségének (a problémától függően egy vagy több egyenlet) kiegyenlítésével találjuk meg.
Töltési egyenleg: $ [H ^ +] = [OH ^ -] + [A ^ -] $ (I)
Anyagmérleg: $ [HA] + [A ^ -] = C_ {acid} = 1 \ M $ (II)
Az egyensúlyi állandók egyenletei a következők:
$ K_a = \ frac {[H ^ +] [A ^ -]} {[HA]} = 10 ^ {- 14,15} $ (III )
$ k_w = [H ^ +] [OH ^ -] = 1 \ -szer 10 ^ {- 14} $ (IV)
A probléma megoldásához meg kell addig játszani az egyenlőségekkel, amíg egyetlen egyenlőt nem kapunk egyetlen változóval. Kényelmes egyenletet szerezni $ [H ^ +] $ értékben, mert a pH-értéket közvetlenül meg tudjuk találni a $ -log $ alkalmazásával a válaszra. Vegye figyelembe, hogy
$ [OH ^ -] = \ frac {k_w} {[H ^ +]} $ (V)
$ [HA] = \ frac {[H ^ +] [A ^ -]} {K_a} $ (VI)
A (VI) helyettesítése a (II) -ben némi algebra után megkapja a következőket:
$ [A ^ -] = \ frac {C_ {acid} K_a} {[H ^ +] + K_a} $ (VII)
Most illessze be az (V), (VI) és (VII) karaktereket az (I) mezőbe, így kapja meg:
$ [H ^ +] = \ frac {k_w} {[H ^ +]} + \ frac {C_ {acid} K_a} {[H ^ +] + K_a} $
Egy kis kitartás a következőkre készteti polinom:
$ [H ^ +] ^ 3 + K_a [H ^ +] ^ 2- (C_ {acid} K_a + k_w) [H ^ +] – K_ak_w = 0 $
A $ K_a $, $ k_w $ és $ C_ {acid} $, értékeinek kicserélése az egyenlet egyetlen pozitív gyöke a $ [H ^ +] = 1.30688 \ szor 10 ^ {- 7} $ , ami az antilogaritmus alkalmazása után $ pH = 6,88 $ eredményt eredményez.
Válasz
Helyes, a Henderson-Hasselbalch akkor használható, ha van pufferolt oldata mind savból, mind c onjugátum alap.
Itt azt akarja elképzelni, hogy egy mol glicerint feloldunk egy liter vízben. Amikor azt mondjuk, hogy a glicerin pKa értéke 14,15, akkor a reakció Ka-ját értjük:
$$ C_3H_7O_2OH \ Rightarrow C_3H_7O_2O ^ – + H ^ + $$
$ 10 ^ {-14,15} $. Ez nagyon kicsi szám, ami azt jelzi, hogy míg a vízben oldott glicerin valamilyen $ H ^ + $ -ot termel, valószínűleg nem nagyon csökkenti a pH-t. Tehát itt valamivel 7-nél kisebb pH-értéket várhat.
Ennek az értéknek a kiszámításához elkészíteném azt, amit sokan “ICE-diagramnak” hívnak. 2. példa ebben a dokumentumban hasonlónak tűnik az Ön problémájához. dolgozik.
Megjegyzések
- Nem vagyok biztos abban, hogy az ICE táblák képesek-e megoldani a egyensúlyi koncentrációk nagyon híg vagy nagyon gyenge savak / bázisok esetében, mivel egyszerre kell figyelembe venni a sav / bázis és a víz öndisszociációját . Ez ' legjobb megtanulni az ilyen problémák megoldásának általánosabb módját, amely magában foglalja a töltés és a tömegmérleg egyenleteinek használatát. Lásd itt és itt a részletekért.
- Itt további segítségre van szükségem. nincs kémiai tudás. Hogyan számíthatom ki a glicerin pH-ját pKa-értéke alapján? Köszönöm.
Válasz
Ismerek egy képletet, amely összefügg a $ K_a $, az A disszociációs állandóval és a C koncentrációval gyengén. savak és bázisok, mint $ K_a $ = $ A ^ 2 $ C. Ez segíthet.
Megjegyzések
- Én is ismerek egy képletet, de ennek a képletnek az alkalmazása furcsa olvasmányokat ad.