Was ist der pH-Wert von 1 M Glycerin?

Die Antwort lautet ungefähr 6,88. Daher wird eine $ 1 \ M $ -Lösung von Glycerin in Wasser sehr leicht sauer sein (wenn man bedenkt, dass die Hydroxylgruppen viel schwächere Basen als Säuren sind, dh dass die Gleichgewichtskonstante für die Reaktion $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2O ^ – + H3O ^ +} $ ist viel größer als die Konstante für $ \ ce {C3H7O2OH + H2O < = > C3H7O2OH2 ^ + + OH ^ -} $, was wahr sein kann oder nicht. Die Einbeziehung des zweiten Gleichgewichts wird den wahren pH-Wert noch näher an 7 bringen)

Bei sehr schwachen oder sehr verdünnten Säuren / Basen ist die Lösung eines Dissoziationsproblems etwas schwieriger, da das Selbstdissoziationsgleichgewicht von Wasser berücksichtigt werden muss. Es ist oft eine gültige Annäherung, dies zu vergessen, da Wasser nur eine geringe Tendenz zur Selbstdissoziation aufweist und daher seine Wirkung auf Gleichgewichtskonzentrationen von $ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $ und $ \ ce { OH ^ {-} _ {(aq)}} $ ist oft vernachlässigbar, aber dies ist nicht Ihr Fall; Glycerin in Wasser scheint ungefähr so schwach wie Wasser selbst zu sein.

Der beste Weg, um Gleichgewichtsprobleme zu lösen, besteht darin, eine große Gleichung mit allen Faktoren durch Kombinieren kleinerer Gleichungen aufzustellen. Wir müssen eine Gleichung erstellen, die alle Arten im Medium berücksichtigt ($ \ ce {H ^ + _ {(aq)}} $, $ \ ce {OH ^ {-} _ {(aq)}} $ , $ \ ce {C3H7O2O ^ {-} _ {(aq)}} $ und $ \ ce {C3H7O2OH _ {(aq)}} $ {der Einfachheit halber werde ich die beiden letztgenannten $ \ ce {A ^ -} $ und $ \ ce {HA} $}) und die zugehörigen Gleichgewichtskonstanten ($ K_a $ und $ k_w $). Die kleineren Gleichungen werden durch Ausgleich der Ladungen (eine Gleichung) und der Materiemenge jeder Substanz (eine oder mehrere Gleichungen je nach Problem) gefunden.

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

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

Die Gleichungen für die Gleichgewichtskonstanten lauten:

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

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

Um das Problem zu lösen, müssen wir Spielen Sie mit den Gleichungen, bis wir eine einzige Gleichung mit einer einzigen Variablen erhalten. Es ist praktisch, eine Gleichung in $ [H ^ +] $ zu erhalten, da wir den pH-Wert direkt ermitteln können, indem wir $ -log $ auf die Antwort anwenden. Beachten Sie, dass

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

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

Einsetzen von (VI) in (II) ergibt nach einiger Algebra:

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

Fügen Sie nun (V), (VI) und (VII) in (I) ein, sodass Sie Folgendes erhalten:

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

Ein wenig Beharrlichkeit bringt Sie zu Folgendem Polynom:

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

Ersetzt man die Werte von $ K_a $, $ k_w $ und $ C_ {acid} $, ist die einzige positive Wurzel für die Gleichung $ [H ^ +] = 1.30688 \ times 10 ^ {- 7} $ , was nach Anwendung des Antilogarithmus zu $ pH = 6,88 $ führt.

Richtig, Henderson-Hasselbalch ist geeignet, wenn Sie eine gepufferte Lösung sowohl einer Säure als auch ihrer c haben onjugierte Base.

Hier möchten Sie sich vorstellen, ein Mol Glycerin in einem Liter Wasser aufzulösen. Wenn wir sagen, dass der pKa von Glycerin 14,15 beträgt, meinen wir, dass der Ka für die Reaktion:

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

$ 10 ^ ist {-14,15} $. Dies ist eine sehr kleine Zahl, was darauf hinweist, dass in Wasser gelöstes Glycerin zwar etwas $ H ^ + $ produziert, den pH-Wert jedoch wahrscheinlich nicht sehr stark senkt. Hier würde man also einen pH-Wert von etwas weniger als 7 erwarten.

Um diesen Wert zu berechnen, würde ich das erstellen, was viele als „ICE-Diagramm“ bezeichnen. Beispiel 2 in Dieses Dokument scheint dem Problem, das Sie haben, ähnlich zu sein Arbeiten an.

Kommentare

• Ich ' bin nicht sicher, ob ICE-Tabellen nach Lösungen suchen können Gleichgewichtskonzentrationen für sehr verdünnte oder sehr schwache Säuren / Basen, da gleichzeitig die Dissoziation der Säure / Base und die Selbstdissoziation von Wasser berücksichtigt werden muss. Es ' lernen am besten die allgemeinere Methode zur Lösung solcher Probleme, bei der Ladungs- und Massenbilanzgleichungen verwendet werden. Siehe hier und hier für Details.
• Ich brauche hier mehr Hilfe. Ich habe keine chemischen Kenntnisse. Wie würde ich den pH-Wert von Glycerin basierend auf seinem pKa berechnen? Danke.

Ich kenne eine Formel, die $ K_a $, Dissoziationskonstante A und Konzentration C für schwach in Beziehung setzt Säuren und Basen als $ K_a $ = $ A ^ 2 $ C. Dies kann Ihnen helfen.

Kommentare

• Ich kenne auch eine Formel, aber die Anwendung dieser Formel führt zu merkwürdigen Messwerten.