Wat is de pH van 1M glycerol?

Het antwoord is ongeveer 6,88. Daarom zal een $ 1 \ M $ oplossing van glycerol in water ooit zo licht zuur zijn (aangezien de hydroxylen veel zwakkere basen zijn dan zuren, dwz dat de evenwichtsconstante voor de reactie $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2O ^ – + H3O ^ +} $ is veel groter dan de constante voor $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2OH2 ^ + + OH ^ -} $, wat al dan niet waar kan zijn. Door toevoeging van het tweede evenwicht zal de werkelijke pH zelfs nog dichter bij 7 komen)

Voor zeer zwakke of zeer verdunde zuren / basen is het oplossen van een dissociatieprobleem een beetje lastiger omdat rekening moet worden gehouden met het zelfdissociatie-evenwicht van water. Het is vaak een geldige benadering om het te vergeten, aangezien water maar een kleine neiging heeft om uit zichzelf te dissociëren en dus het effect heeft op evenwichtsconcentraties van $ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $ en $ \ ce { OH ^ {-} _ {(aq)}} $ is vaak te verwaarlozen, maar dit is niet jouw geval; glycerol in water lijkt ongeveer net zo zwak zuur als water zelf.

De beste manier om evenwichtsproblemen op te lossen, is door een grote vergelijking op te stellen die alle factoren omvat door kleinere vergelijkingen te combineren. We moeten een vergelijking maken die rekening houdt met alle soorten in het medium ($ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $, $ \ ce {OH ^ {-} _ {(aq)}} $ , $ \ ce {C3H7O2O ^ {-} _ {(aq)}} $ en $ \ ce {C3H7O2OH _ {(aq)}} $ {gemakshalve noem ik de laatste twee $ \ ce {A ^ -} $ en $ \ ce {HA} $}) en de gerelateerde evenwichtsconstanten ($ K_a $ en $ k_w $). De kleinere vergelijkingen worden gevonden door ladingen (één vergelijking) en de hoeveelheid materie van elke stof (een of meer vergelijkingen, afhankelijk van het probleem) in evenwicht te brengen.

Laadbalans: $ [H ^ +] = [OH ^ -] + [A ^ -] $ (I)

Materiële balans: $ [HA] + [A ^ -] = C_ {acid} = 1 \ M $ (II)

De vergelijkingen voor de evenwichtsconstanten zijn:

$ K_a = \ frac {[H ^ +] [A ^ -]} {[HA]} = 10 ^ {- 14.15} $ (III )

$ k_w = [H ^ +] [OH ^ -] = 1 \ times 10 ^ {- 14} $ (IV)

Om het probleem op te lossen, moeten we speel met de gelijkheden totdat we een enkele vergelijking krijgen met een enkele variabele. Het is gemakkelijk om een vergelijking te krijgen in $ [H ^ +] $ omdat we de pH rechtstreeks kunnen vinden door $ -log $ op het antwoord toe te passen. Merk op dat

$ [OH ^ -] = \ frac {k_w} {[H ^ +]} $ (V)

$ [HA] = \ frac {[H ^ +] [A ^ -]} {K_a} $ (VI)

Het vervangen van (VI) in (II) levert, na enige algebra, het volgende op:

$ [A ^ -] = \ frac {C_ {acid} K_a} {[H ^ +] + K_a} $ (VII)

Voeg nu (V), (VI) en (VII) in (I) in zodat je krijgt:

$ [H ^ +] = \ frac {k_w} {[H ^ +]} + \ frac {C_ {acid} K_a} {[H ^ +] + K_a} $

Een klein beetje doorzettingsvermogen leidt tot het volgende polynoom:

$ [H ^ +] ^ 3 + K_a [H ^ +] ^ 2- (C_ {acid} K_a + k_w) [H ^ +] – K_ak_w = 0 $

Als je de waarden $ K_a $, $ k_w $ en $ C_ {acid} $, vervangt, is de enige positieve wortel voor de vergelijking $ [H ^ +] = 1.30688 \ times 10 ^ {- 7} $ , die na het toepassen van de antilogaritme resulteert in $ pH = 6.88 $ .

Juist, Henderson-Hasselbalch is voor als je een gebufferde oplossing hebt van zowel een zuur als zijn c onjugaatbasis.

Hier wil je je voorstellen dat je één mol glycerol oplost in één liter water. Als we zeggen dat de pKa van glycerol 14.15 is, bedoelen we dat de Ka voor de reactie:

$$ C_3H_7O_2OH \ Rightarrow C_3H_7O_2O ^ – + H ^ + $$

is $ 10 ^ {-14,15} $. Dit is een heel klein getal, wat aangeeft dat hoewel glycerol opgelost in water ongeveer $ H ^ + $ produceert, het de pH waarschijnlijk niet erg verlaagt. Dus hier zou je een pH verwachten die iets lager is dan 7.

Om deze waarde te berekenen, zou ik “construeren wat velen een” ICE-diagram “noemen. Voorbeeld 2 in dit document lijkt op het probleem dat u aan het werken.

Opmerkingen

• Ik ' m niet zeker of ICE-tabellen kunnen oplossen voor evenwichtsconcentraties voor zeer verdunde of zeer zwakke zuren / basen, aangezien men tegelijkertijd rekening moet houden met de dissociatie van het zuur / base en de zelfdissociatie van water . Het ' is het beste om de meer algemene manier te leren om dergelijke problemen op te lossen, waarbij gebruik wordt gemaakt van ladings- en massabalansvergelijkingen. Zie hier en hier voor details.
• Ik heb hier meer hulp nodig. Ik heb geen scheikunde kennis. Hoe zou ik de pH van glycerol berekenen op basis van zijn pKa? Bedankt.

Ik ken een formule met betrekking tot $ K_a $, dissociatieconstante A en concentratie C voor zwakke zuren en basen als $ K_a $ = $ A ^ 2 $ C. Dit kan je misschien helpen.

Opmerkingen

• Ik ken ook een formule, maar het toepassen van deze formule geeft me vreemde resultaten.