Para uma solução de $ \ ce {HA -} $ , I vimos as seguintes aproximações para o $ \ mathrm {pH}: $

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

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

Qual a diferença? A segunda aproximação é sempre mais precisa do que a primeira? Eu sei que o segundo é derivado das equações de equilíbrio de massa e carga e o primeiro é o mesmo que o segundo, com várias suposições.

Comentários

  • A segunda equação deve ser para $ \ ce {[H +]} $ não $ \ pu {pH} $.

Resposta

As expressões corretas são:

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

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

A Equação 2 é uma expressão exata (negligenciando atividades x concentrações), mas a Expressão 1 é uma aproximação.

Para atender a expressão aproximada, comece tomando o -log da segunda equação:

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

removendo $ K_1 $ do numerador e simplificando …

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

Agora, para reduzir $ \ dfrac {K_2 [\ ce {HA-}] + K_ \ mathrm {w}} {K_1 + [\ ce {HA -}]} $ para $ K_2 $ duas condições devem ser atendidas:

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

Resposta

A equação anterior assume $$ [\ ce {H2A}] \ simeq [\ ce {A ^ 2 -}] $$

devida reação

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

Isso é possível com 2 condições de simplificação:


A concentração de oxônio resp. íons hidróxido originados da dissociação da água é muito menor do que a concentração da resp básica. forma anfólita ácida.

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

Isso garante o efeito de reação anfólita com produtos de dissociação de água

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

é insignificante para as taxas de concentração da forma anfólita e você pode ignorar a dissociação da água. Essa condição é crítica para baixa concentração de anfólito próximo ao neutro $ \ mathrm {pH} $ .


A concentração de oxônio resp. íons hidróxido é muito menor do que a concentração de ácido resp. formas básicas de anfólito.

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

Isso garante o efeito de produção de oxônio resp. íons de hidróxido para alcançar o $ \ mathrm {pH} $

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

não compete com a criação de formas anfólitas ácidas / básicas.

$$ \ ce {2 HA- + – > A ^ 2- + H2A} $$

Esta condição não é válida para alvo muito baixo / muito alto $ \ mathrm {pH} $ , pois os respectivos íons são produzidos em detrimento do desvio da mesma proporção da concentração da forma anfólita.

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *