Huyang nga mga Asido ngan Base: Tikang ha Ka ngan Kb Paingod ha pH

Pagbasa han Ka, Kb ngan an ira mga p-scale

Para ha huyang nga asido nga HA, an ionization nga HA(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + A⁻(aq) may constant nga Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA]. An tubig amo an solvent ngan diri ginlalakip. An mas dako nga Ka nagkahulogan hin mas makusog nga asido. Para ha huyang nga base nga B, an reaksyon nga B(aq) + H₂O(l) ⇌ BH⁺(aq) + OH⁻(aq) may Kb = [BH⁺][OH⁻]/[B].

Tungod kay ini nga mga constant naglalapad ha damo nga puwersa han napulo, kasagaran gin-rereport hira sugad nga pKa = −log Ka ngan pKb = −log Kb. Baliskad an iskala: an mas gutiay nga pKa nagkahulogan hin mas makusog nga asido. An Appendix H naghahatag hin Ka = 1.8 × 10⁻⁵ para ha acetic acid (pKa 4.74), 6.4 × 10⁻⁴ para ha hydrofluoric acid (pKa 3.19) ngan 4.9 × 10⁻¹⁰ para ha hydrocyanic acid (pKa 9.31). An Ka han HF mga usa ka milyon ka beses nga mas dako kay ha iya han HCN, bisan kun an duha gintatawag nga huyang.

Halimbawa nga gin-solbar: pH han huyang nga asido gamit an small-x nga shortcut

Pangitaa an pH han 0.200 M nga acetic acid, CH₃COOH. Himua nga x an kadamo nga nag-iionize. Ha equilibrium [H₃O⁺] = [CH₃COO⁻] = x ngan [CH₃COOH] = 0.200 − x. An kalugaringon nga amot han tubig ha H₃O⁺ (10⁻⁷ M) diri mahinungdanon kumpara ha iya han asido.

Isulat an 1.8 × 10⁻⁵ = x² / (0.200 − x). Tungod kay gutiay an Ka, idahom nga an x mas gutiay gud kay ha 0.200 ngan tangtanga ini tikang ha denominator. Kun sugad x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.200 = 3.6 × 10⁻⁶ ngan x = 1.9 × 10⁻³ M. Pagsusi: an 1.9 × 10⁻³ / 0.200 gutiay la ubos han 1 porsyento, harayo ubos han 5 porsyento nga limitasyon, salit nagagana an shortcut. pH = −log(1.9 × 10⁻³) = 2.72, gin-report ha duha nga desimal nga lugar tungod kay an Ka may duha nga mahinungdanon nga digit.

Ikumpara ito ha makusog nga asido ha pariho nga konsentrasyon, nga maghahatag hin pH 0.70. An huyang nga asido may mga usa ha usa ka gatos han konsentrasyon han hydronium.

Halimbawa nga gin-solbar: kun napakyas an shortcut ngan kinahanglan mo an quadratic

Pangitaa an pH han 0.0500 M nga nitrous acid, HNO₂, nga may Ka = 4.6 × 10⁻⁴ tikang ha Appendix H. An shortcut naghahatag hin x = √(4.6 × 10⁻⁴ × 0.0500) = 4.8 × 10⁻³ M, nga 9.6 porsyento han 0.0500. Napakyas ini ha 5 porsyento nga pagsusi, salit solbara an bug-os nga ekwasyon.

Ayusa utro an 4.6 × 10⁻⁴ = x² / (0.0500 − x) ngadto ha x² + (4.6 × 10⁻⁴)x − 2.3 × 10⁻⁵ = 0. An positibo nga root amo an x = 4.57 × 10⁻³ M, salit pH = 2.34 ngan an asido 9.1 porsyento nga na-ionize. An shortcut naghatag unta hin pH 2.32. An kalainan nga 0.02 ingon hin gutiay, kundi mas dako ini kay ha 0.01 nga katukma nga ginsusuportahan han datos, salit an sagot han quadratic an angay i-report.

Usa nga madali nga rule of thumb: an shortcut kasagaran luwas kun an sinugdan nga konsentrasyon nga ginbahin ha Ka labaw ha pira ka gatos. Dinhi an 0.0500 / 4.6 × 10⁻⁴ mga 110 la, amo nga napakyas ini. Buhata gihapon an 5 porsyento nga pagsusi ha kada higayon.

An porsyento han ionization natataas samtang ginpapalabnaw an asido

An porsyento han ionization amo an [H₃O⁺] ha equilibrium nga ginbahin ha sinugdan nga konsentrasyon han asido, pinaktuo han 100. Para ha huyang nga asido diri ini takdo. An pagsolbar han bug-os nga ekwasyon para ha acetic acid naghahatag hin 0.94 porsyento ha 0.200 M, 3.0 porsyento ha 0.0200 M ngan 9.0 porsyento ha 0.00200 M.

An hinungdan amo an prinsipyo ni Le Chatelier nga ginpadapat ha pagpalabnaw. An pagpalabnaw nagpapaubos han kada konsentrasyon, nga nagpapaubos han Q ubos han Ka, ngan an equilibrium nabalhin paingod ha mas damo nga mga ion. Natataas gihapon an pH ha pagpalabnaw, tikang 2.72 ngadto 3.23 ngadto 3.74 hini nga serye, kundi mga katunga la nga yunit kada napulo ka beses nga pagpalabnaw, diri an bug-os nga yunit nga imo makikita para ha makusog nga asido.

Halimbawa nga gin-solbar: huyang nga base ngan an pOH hini

Pangitaa an pH han 0.120 M nga ammonia, nga may Kb = 1.8 × 10⁻⁵ tikang ha Appendix I. An table pariho an porma sugad han para ha asido, kundi an produkto hydroxide: [NH₄⁺] = [OH⁻] = x ngan [NH₃] = 0.120 − x.

Kun sugad x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.120, salit x = [OH⁻] = 1.5 × 10⁻³ M. An pagsusi naghahatag hin 1.2 porsyento, salit nagagana an shortcut. pOH = −log(1.47 × 10⁻³) = 2.83, ngan pH = 14.00 − 2.83 = 11.17. An pinakakasagaran nga sayop dinhi amo an pag-report han 2.83 sugad nga pH. An base kinahanglan maghatag hin pH nga labaw han 7.

Mga asin nga an mga ion nagrereaksyon ha tubig

Para ha bisan ano nga conjugate nga acid–base nga parisan ha tubig, Ka × Kb = Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ ha 25 °C. Kun mas makusog an asido, mas huyang an conjugate base hini. Nagtutugot ini ha imo nga makita an constant nga diri ginlilista han mga table.

Halimbawa nga gin-solbar 1. Pangitaa an pH han 0.100 M nga sodium acetate. An Na⁺ diri nagrereaksyon ha tubig, kundi an acetate usa nga huyang nga base. An Kb hini 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. Kun sugad [OH⁻] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.100) = 7.5 × 10⁻⁶ M, pOH = 5.13 ngan pH = 8.87. An solusyon gutiay nga base.

Halimbawa nga gin-solbar 2. Pangitaa an pH han 0.200 M nga ammonium chloride. An Cl⁻ amo an conjugate base han makusog nga asido ngan waray masukod nga epekto, kundi an NH₄⁺ usa nga huyang nga asido nga may Ka = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. Kun sugad [H₃O⁺] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.200) = 1.1 × 10⁻⁵ M, ngan pH = 4.98.

• Cation tikang ha makusog nga base (Na⁺, K⁺) upod an anion tikang ha makusog nga asido (Cl⁻, NO₃⁻): neutral.
• Cation tikang ha makusog nga base upod an anion han huyang nga asido (CH₃COO⁻, F⁻, CN⁻): base.
• Cation nga amo an conjugate acid han huyang nga base (NH₄⁺) upod an anion han makusog nga asido: asido.
• An duha nga ion reaktibo: ikumpara an Ka han cation ha Kb han anion. Bisan hain nga constant an mas dako amo an nadaog.

An polyprotic nga mga asido nawawarad-an han ira mga proton tagsa-tagsa

An mga asido sugad han carbonic acid, H₂CO₃, ngan phosphoric acid, H₃PO₄, may usa nga Ka para ha kada proton, ngan an kada usa mas gutiay gud kay ha nauna hini. Para ha carbonic acid, an Appendix H naglilista hin Ka1 = 4.3 × 10⁻⁷ ngan Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹. Tungod kay an Ka1 rinibo ka beses nga mas dako kay ha Ka2, hapit ngatanan nga hydronium tikang ha syahan nga lakang.

Halimbawa nga gin-solbar. Para ha 0.0330 M nga carbonic acid, tratoha an syahan nga lakang sugad nga usa nga huyang nga asido: [H₃O⁺] = √(4.3 × 10⁻⁷ × 0.0330) = 1.2 × 10⁻⁴ M, salit pH = 3.92. An ikaduha nga lakang hapit diri nagbabag-o hini. Tungod kay an [H₃O⁺] ngan [HCO₃⁻] hapit pariho, nagkakansela hira ha ekspresyon han Ka2, ngan an [CO₃²⁻] nagigin tinatayang katumbas han Ka2, 4.7 × 10⁻¹¹ M.

Mga sayop ha huyang nga asido ngan base nga angay bantayan

Antes ka matapos, pakianha kun may kahulogan an sagot. An solusyon han huyang nga asido angay may mas taas nga pH kay ha makusog nga asido han pariho nga konsentrasyon, ngan an huyang nga base mas ubos nga pH kay ha makusog nga base.

• Pagtrato han huyang nga asido sugad nga makusog ngan pagtakda han [H₃O⁺] nga katumbas han sinugdan nga konsentrasyon.
• Paglaktaw han 5 porsyento nga pagsusi kahuman tangtangon an x.
• Pag-report han pOH sugad nga pH para ha base, o pagkalimot pag-convert ha katapusan.
• Paggamit han Ka kun diin an Kb an kinahanglan para ha anion han asin. I-convert anay gamit an Kw.
• Pagtrato han Cl⁻, NO₃⁻ o Na⁺ nga ingon hin nagbabag-o hira han pH.
• Pagdugang han hydronium han ikaduha nga ionization ha syahan para ha polyprotic nga asido kun an Ka2 mas gutiay gud kay ha Ka1.
• Pag-report hin mas damo nga desimal nga lugar ha pH kay ha kadamo han mahinungdanon nga mga digit ha Ka.