ກົດອ່ອນ ແລະ ເບດອ່ອນ: ຈາກ Ka ແລະ Kb ເຖິງ pH

ການອ່ານ Ka, Kb ແລະ ມາດຕາສ່ວນ p ຂອງມັນ

ສຳລັບກົດອ່ອນ HA, ການແຕກຕົວເປັນໄອອອນ HA(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + A⁻(aq) ມີຄ່າຄົງທີ່ Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA]. ນ້ຳເປັນຕົວລະລາຍ ແລະ ບໍ່ໄດ້ໃສ່ໄວ້. Ka ທີ່ໃຫຍ່ກວ່າໝາຍເຖິງກົດທີ່ແຮງກວ່າ. ສຳລັບເບດອ່ອນ B, ປະຕິກິລິຍາ B(aq) + H₂O(l) ⇌ BH⁺(aq) + OH⁻(aq) ມີ Kb = [BH⁺][OH⁻]/[B].

ເນື່ອງຈາກຄ່າຄົງທີ່ເຫຼົ່ານີ້ກວມຫຼາຍກຳລັງຂອງສິບ, ມັນມັກຖືກລາຍງານເປັນ pKa = −log Ka ແລະ pKb = −log Kb. ມາດຕາສ່ວນນີ້ໄປທາງກົງກັນຂ້າມ: pKa ທີ່ນ້ອຍກວ່າໝາຍເຖິງກົດທີ່ແຮງກວ່າ. ພາກຜະໜວກ H ໃຫ້ Ka = 1.8 × 10⁻⁵ ສຳລັບກົດອາເຊຕິກ (pKa 4.74), 6.4 × 10⁻⁴ ສຳລັບກົດໄຮໂດຣຟລູອໍຣິກ (pKa 3.19) ແລະ 4.9 × 10⁻¹⁰ ສຳລັບກົດໄຮໂດຣໄຊຢານິກ (pKa 9.31). Ka ຂອງ HF ໃຫຍ່ກວ່າຂອງ HCN ປະມານໜຶ່ງລ້ານເທົ່າ, ເຖິງແມ່ນທັງສອງຈະຖືກເອີ້ນວ່າກົດອ່ອນ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ: pH ຂອງກົດອ່ອນດ້ວຍທາງລັດ x ນ້ອຍ

ຫາ pH ຂອງກົດອາເຊຕິກ 0.200 M, CH₃COOH. ໃຫ້ x ເປັນປະລິມານທີ່ແຕກຕົວເປັນໄອອອນ. ທີ່ສະມະດຸນ [H₃O⁺] = [CH₃COO⁻] = x ແລະ [CH₃COOH] = 0.200 − x. ສ່ວນທີ່ນ້ຳເອງໃຫ້ H₃O⁺ (10⁻⁷ M) ນ້ອຍຫຼາຍຈົນບໍ່ຕ້ອງຄິດເມື່ອທຽບກັບຂອງກົດ.

ຂຽນ 1.8 × 10⁻⁵ = x² / (0.200 − x). ເນື່ອງຈາກ Ka ນ້ອຍ, ໃຫ້ຖືວ່າ x ນ້ອຍກວ່າ 0.200 ຫຼາຍ ແລະ ຕັດມັນອອກຈາກຕົວຫານ. ສະນັ້ນ x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.200 = 3.6 × 10⁻⁶ ແລະ x = 1.9 × 10⁻³ M. ກວດ: 1.9 × 10⁻³ / 0.200 ແມ່ນຕ່ຳກວ່າ 1 ເປີເຊັນເລັກນ້ອຍ, ຕ່ຳກວ່າຂີດຈຳກັດ 5 ເປີເຊັນຫຼາຍ, ສະນັ້ນທາງລັດໃຊ້ໄດ້. pH = −log(1.9 × 10⁻³) = 2.72, ລາຍງານເປັນທົດສະນິຍົມສອງຕຳແໜ່ງເພາະ Ka ມີເລກສຳຄັນສອງຕົວ.

ປຽບທຽບກັບກົດແກ່ທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນດຽວກັນ, ເຊິ່ງຈະໃຫ້ pH 0.70. ກົດອ່ອນມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໄຮໂດຣນຽມປະມານໜຶ່ງສ່ວນຮ້ອຍ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ: ເມື່ອທາງລັດໃຊ້ບໍ່ໄດ້ ແລະ ທ່ານຕ້ອງໃຊ້ສົມຜົນກຳລັງສອງ

ຫາ pH ຂອງກົດໄນຕຣັສ 0.0500 M, HNO₂, ທີ່ມີ Ka = 4.6 × 10⁻⁴ ຈາກພາກຜະໜວກ H. ທາງລັດໃຫ້ x = √(4.6 × 10⁻⁴ × 0.0500) = 4.8 × 10⁻³ M, ເຊິ່ງແມ່ນ 9.6 ເປີເຊັນຂອງ 0.0500. ນັ້ນບໍ່ຜ່ານການກວດ 5 ເປີເຊັນ, ສະນັ້ນໃຫ້ແກ້ສົມຜົນເຕັມຮູບແບບ.

ຈັດຮຽງ 4.6 × 10⁻⁴ = x² / (0.0500 − x) ໃໝ່ເປັນ x² + (4.6 × 10⁻⁴)x − 2.3 × 10⁻⁵ = 0. ຮາກບວກແມ່ນ x = 4.57 × 10⁻³ M, ສະນັ້ນ pH = 2.34 ແລະ ກົດແຕກຕົວເປັນໄອອອນ 9.1 ເປີເຊັນ. ທາງລັດຈະໃຫ້ pH 2.32. ຜົນຕ່າງ 0.02 ເບິ່ງຄືນ້ອຍ, ແຕ່ມັນໃຫຍ່ກວ່າຄວາມລະອຽດ 0.01 ທີ່ຂໍ້ມູນຮອງຮັບ, ສະນັ້ນຄຳຕອບຈາກສົມຜົນກຳລັງສອງແມ່ນຄຳຕອບທີ່ຄວນລາຍງານ.

ກົດຄ່າວໆແບບໄວ: ທາງລັດມັກປອດໄພເມື່ອຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເລີ່ມຕົ້ນຫານດ້ວຍ Ka ຫຼາຍກວ່າສອງສາມຮ້ອຍ. ໃນທີ່ນີ້ 0.0500 / 4.6 × 10⁻⁴ ແມ່ນພຽງປະມານ 110, ນັ້ນຄືເຫດຜົນທີ່ມັນໃຊ້ບໍ່ໄດ້. ເຖິງຢ່າງໃດກໍໃຫ້ກວດ 5 ເປີເຊັນທຸກຄັ້ງ.

ເປີເຊັນການແຕກຕົວເປັນໄອອອນເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອກົດຖືກເຈືອຈາງ

ເປີເຊັນການແຕກຕົວເປັນໄອອອນແມ່ນ [H₃O⁺] ທີ່ສະມະດຸນຫານດ້ວຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເລີ່ມຕົ້ນຂອງກົດ, ຄູນດ້ວຍ 100. ສຳລັບກົດອ່ອນ ມັນບໍ່ຄົງທີ່. ການແກ້ສົມຜົນເຕັມຮູບແບບສຳລັບກົດອາເຊຕິກໃຫ້ 0.94 ເປີເຊັນທີ່ 0.200 M, 3.0 ເປີເຊັນທີ່ 0.0200 M ແລະ 9.0 ເປີເຊັນທີ່ 0.00200 M.

ເຫດຜົນແມ່ນຫຼັກຂອງເລີ ຊາເຕີລີເອທີ່ນຳໃຊ້ກັບການເຈືອຈາງ. ການເຈືອຈາງຫຼຸດທຸກຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ Q ຕ່ຳກວ່າ Ka, ແລະ ສະມະດຸນເລື່ອນໄປທາງທີ່ມີໄອອອນຫຼາຍຂຶ້ນ. pH ຍັງເພີ່ມຂຶ້ນເມື່ອເຈືອຈາງ, ຈາກ 2.72 ເປັນ 3.23 ເປັນ 3.74 ໃນຊຸດນີ້, ແຕ່ເພີ່ມພຽງປະມານເຄິ່ງໜ່ວຍຕໍ່ການເຈືອຈາງສິບເທົ່າ, ບໍ່ແມ່ນໜຶ່ງໜ່ວຍເຕັມທີ່ທ່ານຈະເຫັນສຳລັບກົດແກ່.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ: ເບດອ່ອນ ແລະ pOH ຂອງມັນ

ຫາ pH ຂອງແອມໂມເນຍ 0.120 M, ທີ່ມີ Kb = 1.8 × 10⁻⁵ ຈາກພາກຜະໜວກ I. ຕາຕະລາງມີຮູບແບບດຽວກັນກັບຂອງກົດ, ແຕ່ຜະລິດຕະພັນແມ່ນໄຮດຣອກໄຊດ໌: [NH₄⁺] = [OH⁻] = x ແລະ [NH₃] = 0.120 − x.

ສະນັ້ນ x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.120, ດັ່ງນັ້ນ x = [OH⁻] = 1.5 × 10⁻³ M. ການກວດໃຫ້ 1.2 ເປີເຊັນ, ສະນັ້ນທາງລັດໃຊ້ໄດ້. pOH = −log(1.47 × 10⁻³) = 2.83, ແລະ pH = 14.00 − 2.83 = 11.17. ຄວາມຜິດພາດທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດຢູ່ນີ້ແມ່ນການລາຍງານ 2.83 ເປັນ pH. ເບດຕ້ອງໃຫ້ pH ສູງກວ່າ 7.

ເກືອທີ່ໄອອອນຂອງມັນເກີດປະຕິກິລິຍາກັບນ້ຳ

ສຳລັບຄູ່ກົດ–ເບດຄອນຈູເກດໃດໆໃນນ້ຳ, Ka × Kb = Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ ທີ່ 25 °C. ກົດຍິ່ງແຮງ, ເບດຄອນຈູເກດຂອງມັນຍິ່ງອ່ອນ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ທ່ານຫາຄ່າຄົງທີ່ທີ່ຕາຕະລາງບໍ່ໄດ້ລະບຸໄວ້.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 1. ຫາ pH ຂອງໂຊດຽມອາເຊເຕດ 0.100 M. Na⁺ ບໍ່ເກີດປະຕິກິລິຍາກັບນ້ຳ, ແຕ່ອາເຊເຕດເປັນເບດອ່ອນ. Kb ຂອງມັນແມ່ນ 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. ສະນັ້ນ [OH⁻] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.100) = 7.5 × 10⁻⁶ M, pOH = 5.13 ແລະ pH = 8.87. ສາລະລາຍເປັນເບດເລັກນ້ອຍ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 2. ຫາ pH ຂອງແອມໂມນຽມຄລໍໄຣດ໌ 0.200 M. Cl⁻ ເປັນເບດຄອນຈູເກດຂອງກົດແກ່ ແລະ ບໍ່ມີຜົນທີ່ວັດໄດ້, ແຕ່ NH₄⁺ ເປັນກົດອ່ອນທີ່ມີ Ka = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. ສະນັ້ນ [H₃O⁺] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.200) = 1.1 × 10⁻⁵ M, ແລະ pH = 4.98.

• ແຄັດໄອອອນຈາກເບດແກ່ (Na⁺, K⁺) ກັບແອນໄອອອນຈາກກົດແກ່ (Cl⁻, NO₃⁻): ເປັນກາງ.
• ແຄັດໄອອອນຈາກເບດແກ່ກັບແອນໄອອອນຂອງກົດອ່ອນ (CH₃COO⁻, F⁻, CN⁻): ເປັນເບດ.
• ແຄັດໄອອອນທີ່ເປັນກົດຄອນຈູເກດຂອງເບດອ່ອນ (NH₄⁺) ກັບແອນໄອອອນຂອງກົດແກ່: ເປັນກົດ.
• ໄອອອນທັງສອງເກີດປະຕິກິລິຍາ: ປຽບທຽບ Ka ຂອງແຄັດໄອອອນກັບ Kb ຂອງແອນໄອອອນ. ຄ່າຄົງທີ່ໃດໃຫຍ່ກວ່າກໍຊະນະ.

ກົດໂພລີໂປຣຕິກປ່ອຍໂປຣຕອນອອກເທື່ອລະໜ່ວຍ

ກົດເຊັ່ນ ກົດຄາບອນິກ, H₂CO₃, ແລະ ກົດຟອສຟໍຣິກ, H₃PO₄, ມີ Ka ໜຶ່ງຄ່າສຳລັບແຕ່ລະໂປຣຕອນ, ແລະ ແຕ່ລະຄ່ານ້ອຍກວ່າຄ່າກ່ອນໜ້າຫຼາຍ. ສຳລັບກົດຄາບອນິກ, ພາກຜະໜວກ H ລະບຸ Ka1 = 4.3 × 10⁻⁷ ແລະ Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹. ເນື່ອງຈາກ Ka1 ໃຫຍ່ກວ່າ Ka2 ຫຼາຍພັນເທົ່າ, ໄຮໂດຣນຽມເກືອບທັງໝົດມາຈາກຂັ້ນຕອນທຳອິດ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ. ສຳລັບກົດຄາບອນິກ 0.0330 M, ໃຫ້ຖືຂັ້ນຕອນທຳອິດເປັນກົດອ່ອນດຽວ: [H₃O⁺] = √(4.3 × 10⁻⁷ × 0.0330) = 1.2 × 10⁻⁴ M, ສະນັ້ນ pH = 3.92. ຂັ້ນຕອນທີສອງແທບບໍ່ປ່ຽນຄ່ານີ້. ເນື່ອງຈາກ [H₃O⁺] ແລະ [HCO₃⁻] ເກືອບເທົ່າກັນ, ມັນຕັດກັນໃນສຳນວນ Ka2, ແລະ [CO₃²⁻] ອອກມາປະມານເທົ່າກັບ Ka2, 4.7 × 10⁻¹¹ M.

ຂໍ້ຜິດພາດກ່ຽວກັບກົດອ່ອນ ແລະ ເບດອ່ອນທີ່ຕ້ອງລະວັງ

ກ່ອນທີ່ທ່ານຈະສຳເລັດ, ໃຫ້ຖາມວ່າຄຳຕອບສົມເຫດສົມຜົນບໍ. ສາລະລາຍກົດອ່ອນຄວນມີ pH ສູງກວ່າກົດແກ່ທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນດຽວກັນ, ແລະ ເບດອ່ອນຄວນມີ pH ຕ່ຳກວ່າເບດແກ່.

• ຖືກົດອ່ອນເປັນກົດແກ່ ແລະ ຕັ້ງ [H₃O⁺] ໃຫ້ເທົ່າກັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເລີ່ມຕົ້ນ.
• ຂ້າມການກວດ 5 ເປີເຊັນຫຼັງຈາກຕັດ x ອອກ.
• ລາຍງານ pOH ເປັນ pH ສຳລັບເບດ, ຫຼື ລືມປ່ຽນໃນຕອນທ້າຍ.
• ໃຊ້ Ka ໃນບ່ອນທີ່ຕ້ອງໃຊ້ Kb ສຳລັບແອນໄອອອນຂອງເກືອ. ປ່ຽນດ້ວຍ Kw ກ່ອນ.
• ຖືວ່າ Cl⁻, NO₃⁻ ຫຼື Na⁺ ປ່ຽນ pH.
• ບວກໄຮໂດຣນຽມຈາກການແຕກຕົວເປັນໄອອອນຄັ້ງທີສອງເຂົ້າກັບຄັ້ງທຳອິດສຳລັບກົດໂພລີໂປຣຕິກ ເມື່ອ Ka2 ນ້ອຍກວ່າ Ka1 ຫຼາຍ.
• ລາຍງານຕຳແໜ່ງທົດສະນິຍົມໃນ pH ຫຼາຍກວ່າຈຳນວນເລກສຳຄັນໃນ Ka.