Asîd û bazên qels: ji Ka û Kb bo pH

Xwendina Ka, Kb û pîvanên wan ên p

Ji bo asîdeke qels HA, îyonîzasyona HA(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + A⁻(aq) sabîta Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA] heye. Av çareserker e û tê derxistin. Ka-yeke mezintir tê wateya asîdeke xurttir. Ji bo bazeke qels B, reaksiyona B(aq) + H₂O(l) ⇌ BH⁺(aq) + OH⁻(aq) Kb = [BH⁺][OH⁻]/[B] heye.

Ji ber ku ev sabît gelek hêzên deh digirin, ew pir caran wekî pKa = −log Ka û pKb = −log Kb têne raporkirin. Pîvan berovajî diçe: pKa-yeke piçûktir tê wateya asîdeke xurttir. Pêveka H ji bo asîda asetîk Ka = 1.8 × 10⁻⁵ (pKa 4.74), ji bo asîda hîdroflûorîk 6.4 × 10⁻⁴ (pKa 3.19) û ji bo asîda hîdrosiyanîk 4.9 × 10⁻¹⁰ (pKa 9.31) dide. Ka ya HF nêzîkî milyon carî ji ya HCN mezintir e, tevî ku her du qels têne gotin.

Mînaka çareserkirî: pH ya asîdeke qels bi kurtebira x-ya piçûk

pH ya asîda asetîk a 0.200 M, CH₃COOH, bibîne. Bila x mîqdara ku îyonîze dibe be. Di hevsengiyê de [H₃O⁺] = [CH₃COO⁻] = x û [CH₃COOH] = 0.200 − x. Beşdariya ava bi xwe di H₃O⁺ de (10⁻⁷ M) li gorî ya asîdê îhmal e.

1.8 × 10⁻⁵ = x² / (0.200 − x) binivîse. Ji ber ku Ka piçûk e, texmîn bike ku x ji 0.200 pir kêmtir e û wê ji paranavê derxe. Wê demê x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.200 = 3.6 × 10⁻⁶ û x = 1.9 × 10⁻³ M. Kontrol: 1.9 × 10⁻³ / 0.200 tenê hinekî di bin 1 ji sedî de ye, baş di bin sînorê 5 ji sedî de, ji ber vê yekê kurtebir derbas dibe. pH = −log(1.9 × 10⁻³) = 2.72, bi du cihên dehyekan tê raporkirin ji ber ku Ka du reqemên girîng heye.

Vê bi asîdeke xurt a di heman tîrêjiyê de bide ber hev, ku dê pH 0.70 bida. Asîda qels nêzîkî yek ji sedê tîrêjiya hîdronyûmê heye.

Mînaka çareserkirî: dema kurtebir têk diçe û tu hevkêşeya çargoşeyî hewce dikî

pH ya asîda nîtroz a 0.0500 M, HNO₂, bi Ka = 4.6 × 10⁻⁴ ji Pêveka H bibîne. Kurtebir x = √(4.6 × 10⁻⁴ × 0.0500) = 4.8 × 10⁻³ M dide, ku 9.6 ji sedî ya 0.0500 ye. Ev di kontrola ji sedî 5 de têk diçe, ji ber vê yekê hevkêşeya temam çareser bike.

4.6 × 10⁻⁴ = x² / (0.0500 − x) ji nû ve rêz bike bo x² + (4.6 × 10⁻⁴)x − 2.3 × 10⁻⁵ = 0. Koka erênî x = 4.57 × 10⁻³ M e, ji ber vê yekê pH = 2.34 û asîd 9.1 ji sedî îyonîze bûye. Kurtebir dê pH 2.32 bida. Cudahiyeke 0.02 piçûk xuya dike, lê ew ji rastiya 0.01 ya ku dane piştgirî dikin mezintir e, ji ber vê yekê bersiva çargoşeyî ew e ku divê bê raporkirin.

Rêzikeke ezmûnî ya bilez: kurtebir bi gelemperî ewle ye dema tîrêjiya destpêkê ku bi Ka tê dabeşkirin li jor çend sedan be. Li vir 0.0500 / 4.6 × 10⁻⁴ tenê nêzîkî 110 e, ev e sedema ku têk çû. Dîsa jî her carê kontrola ji sedî 5 bike.

Ji sedî îyonîzasyonê her ku asîd tenik dibe bilind dibe

Ji sedî îyonîzasyonê [H₃O⁺] di hevsengiyê de ye ku bi tîrêjiya asîdê ya destpêkê tê dabeşkirin, carî 100. Ji bo asîdeke qels ew ne sabît e. Çareserkirina hevkêşeya temam ji bo asîda asetîk di 0.200 M de 0.94 ji sedî, di 0.0200 M de 3.0 ji sedî û di 0.00200 M de 9.0 ji sedî dide.

Sedem prensîba Le Chatelier e ku li tenikkirinê tê sepandin. Tenikkirin her tîrêjiyê nizm dike, ku Q di bin Ka de nizm dike, û hevsengî ber bi îyonên zêdetir ve diçe. pH hê jî bi tenikkirinê bilind dibe, di vê rêzeyê de ji 2.72 bo 3.23 bo 3.74, lê ji bo her tenikkirina deh carî tenê bi qasî nîv yekeyê, ne tevahiya yekeyê ku tu ji bo asîdeke xurt dibînî.

Mînaka çareserkirî: bazeke qels û pOH-ya wê

pH ya amonyaka 0.120 M, bi Kb = 1.8 × 10⁻⁵ ji Pêveka I, bibîne. Tablo heman şiklê wekî ji bo asîdekê ye, lê berhem hîdroksîd e: [NH₄⁺] = [OH⁻] = x û [NH₃] = 0.120 − x.

Wê demê x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.120, ji ber vê yekê x = [OH⁻] = 1.5 × 10⁻³ M. Kontrol 1.2 ji sedî dide, ji ber vê yekê kurtebir derbas dibe. pOH = −log(1.47 × 10⁻³) = 2.83, û pH = 14.00 − 2.83 = 11.17. Şaşiya herî berbelav li vir raporkirina 2.83 wekî pH ye. Bazek divê pH-yeke li jor 7 bide.

Xwêyên ku îyonên wan bi avê re reaksiyon dikin

Ji bo her cotekî asîd–baz ê hevgirtî di avê de, di 25 °C de Ka × Kb = Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴. Asîd çiqas xurttir be, baza wê ya hevgirtî ewqas qelstir e. Ev dihêle tu sabîtekê bibînî ku tablo lîste nakin.

Mînaka çareserkirî 1. pH ya asetata sodyûmê ya 0.100 M bibîne. Na⁺ bi avê re reaksiyon nake, lê asetat bazeke qels e. Kb ya wê 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰ e. Wê demê [OH⁻] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.100) = 7.5 × 10⁻⁶ M, pOH = 5.13 û pH = 8.87. Çareserî hinekî bazî ye.

Mînaka çareserkirî 2. pH ya klorîda amonyûmê ya 0.200 M bibîne. Cl⁻ baza hevgirtî ya asîdeke xurt e û bandoreke pîvanbar nîne, lê NH₄⁺ asîdeke qels e bi Ka = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. Wê demê [H₃O⁺] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.200) = 1.1 × 10⁻⁵ M, û pH = 4.98.

• Katyona ji bazeke xurt (Na⁺, K⁺) bi anyona ji asîdeke xurt (Cl⁻, NO₃⁻): bêalî.
• Katyona ji bazeke xurt bi anyona asîdeke qels (CH₃COO⁻, F⁻, CN⁻): bazî.
• Katyona ku asîda hevgirtî ya bazeke qels e (NH₄⁺) bi anyona asîdeke xurt: asîdî.
• Her du îyon reaktîf: Ka ya katyonê bi Kb ya anyonê re bide ber hev. Kîjan sabît mezintir be ew bi ser dikeve.

Asîdên pirprotîk protonên xwe yek bi yek winda dikin

Asîdên wekî asîda karbonîk, H₂CO₃, û asîda fosforîk, H₃PO₄, ji bo her protonê Ka-yek heye, û her yek ji ya berê pir piçûktir e. Ji bo asîda karbonîk, Pêveka H Ka1 = 4.3 × 10⁻⁷ û Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹ lîste dike. Ji ber ku Ka1 bi hezaran carî ji Ka2 mezintir e, hema hema hemû hîdronyûm ji gava yekem tê.

Mînaka çareserkirî. Ji bo asîda karbonîk a 0.0330 M, gava yekem wekî asîdeke qels a yekane bibîne: [H₃O⁺] = √(4.3 × 10⁻⁷ × 0.0330) = 1.2 × 10⁻⁴ M, ji ber vê yekê pH = 3.92. Gava duyem vê bi zorê diguherîne. Ji ber ku [H₃O⁺] û [HCO₃⁻] hema hema wekhev in, ew di vegotina Ka2 de hev betal dikin, û [CO₃²⁻] bi qasî bi Ka2 re wekhev derdikeve, 4.7 × 10⁻¹¹ M.

Xeletiyên asîd û bazên qels ên ku divê lê miqate bî

Berî ku biqedînî, bipirse ka bersiv maqûl e. Çareseriyeke asîda qels divê ji asîdeke xurt a bi heman tîrêjiyê pH-yeke bilindtir hebe, û bazeke qels ji bazeke xurt pH-yeke nizmtir.

• Dîtina asîdeke qels wekî xurt û danîna [H₃O⁺] wekhev bi tîrêjiya destpêkê.
• Derbaskirina kontrola ji sedî 5 piştî avêtina x.
• Raporkirina pOH wekî pH ji bo bazekê, an ji bîrkirina veguhertinê di dawiyê de.
• Bikaranîna Ka li cihê ku Kb ji bo anyona xwêyekê hewce ye. Pêşî bi Kw veguherîne.
• Dîtina Cl⁻, NO₃⁻ an Na⁺ wekî ku pH diguherînin.
• Zêdekirina hîdronyûma îyonîzasyona duyem li ya yekem ji bo asîdeke pirprotîk dema Ka2 ji Ka1 pir piçûktir e.
• Raporkirina zêdetir cihên dehyekan di pH de ji reqemên girîng ên di Ka de.