Vad är pH på 1 M glycerol?

Svaret är ungefär 6,88. Därför kommer en $ 1 \ M $ lösning av glycerol i vatten att vara någonsin så lätt sur (med tanke på att hydroxylerna är mycket svagare baser än syror, dvs att jämviktskonstanten för reaktionen $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2O ^ – + H3O ^ +} $ är mycket större än konstanten för $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2OH2 ^ + + OH ^ -} $, vilket kanske eller inte kan vara sant. Inkludering av den andra jämvikten kommer att driva det sanna pH ännu närmare 7)

För mycket svaga eller mycket utspädda syror / baser är det lite mer knepigt att lösa ett dissociationsproblem eftersom självdissociationsjämvikten i vatten måste beaktas. Det är ofta en giltig uppskattning att glömma bort det, eftersom vatten bara har en liten tendens att självdisociera och så dess effekt på jämviktskoncentrationer av $ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $ och $ \ ce { OH ^ {-} _ {(aq)}} $ är ofta försumbar, men detta är inte ditt fall; glycerol i vatten verkar vara ungefär lika svag en syra som vattnet i sig själv.

Det bästa sättet att lösa jämviktsproblem är att skapa en stor ekvation inklusive alla faktorer genom att kombinera mindre ekvationer. Vi måste göra en ekvation som tar hänsyn till alla arter i mediet ($ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $, $ \ ce {OH ^ {-} _ {(aq)}} $ , $ \ ce {C3H7O2O ^ {-} _ {(aq)}} $ och $ \ ce {C3H7O2OH _ {(aq)}} $ {för enkelhets skull ska jag märka de två sistnämnda $ \ ce {A ^ -} $ och $ \ ce {HA} $}) och relaterade jämviktskonstanter ($ K_a $ och $ k_w $). De mindre ekvationerna hittas genom att balansera laddningar (en ekvation) och mängden materia för varje ämne (en eller flera ekvationer beroende på problemet).

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

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

Ekvationerna för jämviktskonstanterna är:

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

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

För att lösa problemet måste vi spela med likheterna tills vi får en enda ekvation med en enda variabel. Det är bekvämt att få en ekvation i $ [H ^ +] $ eftersom vi kan hitta pH direkt genom att använda $ -log $ på svaret. Observera att

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

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

Att byta ut (VI) i (II) ger efter en del algebra:

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

Infoga nu (V), (VI) och (VII) i (I) så att du får:

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

Lite uthållighet leder dig till följande polynom:

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

Ersättning av värdena $ K_a $, $ k_w $ och $ C_ {acid} $, den enda positiva roten för ekvationen är $ [H ^ +] = 1.30688 \ gånger 10 ^ {- 7} $ , vilket efter applicering av antilogaritmen resulterar i $ pH = 6,88 $ .

Korrekt, Henderson-Hasselbalch är för när du har en buffrad lösning av både en syra och dess c onjugatbas.

Här vill du tänka dig att lösa upp en mol glycerol i en liter vatten. När vi säger att pKa för glycerol är 14.15 menar vi att Ka för reaktionen:

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

är $ 10 ^ {-14.15} $. Detta är ett mycket litet antal, vilket indikerar att även om glycerol upplöst i vatten producerar några $ H ^ + $, kommer det troligen inte att sänka pH-värdet mycket. Så här förväntar du dig ett pH något mindre än 7.

För att beräkna detta värde skulle jag konstruera vad många kallar ett ”ICE-diagram”. Exempel 2 i detta dokument verkar likna det problem du är arbetar på.

Kommentarer

• Jag ' är inte säker på om ICE-tabeller kan lösa för jämviktskoncentrationer för mycket utspädda eller mycket svaga syror / baser, eftersom man måste ta hänsyn till dissociationen av syran / basen och självdissociationen av vatten . Det ' är bäst att lära sig det mer allmänna sättet att lösa sådana problem, vilket innebär användning av laddnings- och massbalansekvationer. Se här och här för mer information.
• Jag behöver mer hjälp här. Jag har ingen kemikunskap. Hur skulle jag beräkna pH-värdet för glycerol baserat på dess pKa? Tack.

Jag vet en formel som relaterar $ K_a $, dissociationskonstant A och koncentration C för svaga syror och baser som $ K_a $ = $ A ^ 2 $ C. Detta kan hjälpa dig.

Kommentarer

• Jag känner också till en formel men att använda denna formel ger mig udda avläsningar.