Àwọn Ásídì àti Bésì Aláìlágbára: Láti Ka àti Kb Dé pH

Kíka Ka, Kb àti àwọn òṣùwọ̀n p wọn

Fún ásídì aláìlágbára HA, ìdi-íọ̀nù HA(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + A⁻(aq) ní alábàádọ́gba Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA]. Omi ni ohun tí ń tu nǹkan, a sì fi í sílẹ̀. Ka tó tóbi jù túmọ̀ sí ásídì tó lágbára jù. Fún bésì aláìlágbára B, ìhùwàpọ̀ B(aq) + H₂O(l) ⇌ BH⁺(aq) + OH⁻(aq) ní Kb = [BH⁺][OH⁻]/[B].

Nítorí àwọn alábàádọ́gba wọ̀nyí tàn káàkiri ọ̀pọ̀ agbára mẹ́wàá, a sábà máa ń ròyìn wọn bí pKa = −log Ka àti pKb = −log Kb. Òṣùwọ̀n náà ń lọ sẹ́yìn: pKa tó kéré jù túmọ̀ sí ásídì tó lágbára jù. Àfikún H fún ni Ka = 1.8 × 10⁻⁵ fún ásídì asítíìkì (pKa 4.74), 6.4 × 10⁻⁴ fún ásídì hídírófluóríìkì (pKa 3.19) àti 4.9 × 10⁻¹⁰ fún ásídì hídírósáyáníìkì (pKa 9.31). Ka ti HF tóbi ju ti HCN lọ ní nǹkan bí ìlọ́po mílíọ̀nù kan, bó tilẹ̀ jẹ́ pé a ń pe méjèèjì ní aláìlágbára.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: pH ásídì aláìlágbára pẹ̀lú ọ̀nà àbùjá x-kékeré

Rí pH ásídì asítíìkì 0.200 M, CH₃COOH. Jẹ́ kí x jẹ́ iye tó di íọ̀nù. Ní ìwọ́ntúnwọ́nsí [H₃O⁺] = [CH₃COO⁻] = x àti [CH₃COOH] = 0.200 − x. Ìkópa omi fúnra rẹ̀ sí H₃O⁺ (10⁻⁷ M) kò tó nǹkan lẹ́gbẹ̀ẹ́ ti ásídì náà.

Kọ 1.8 × 10⁻⁵ = x² / (0.200 − x). Nítorí Ka kéré, gbà pé x kéré púpọ̀ ju 0.200 lọ, kí o sì yọ ọ́ kúrò nínú ìsàlẹ̀ ìdá. Nígbà náà x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.200 = 3.6 × 10⁻⁶ àti x = 1.9 × 10⁻³ M. Àyẹ̀wò: 1.9 × 10⁻³ / 0.200 kéré díẹ̀ sí 1 ìdá-ọgọ́rùn-ún, nísàlẹ̀ ààlà 5 ìdá-ọgọ́rùn-ún dáadáa, nítorí náà ọ̀nà àbùjá náà dúró. pH = −log(1.9 × 10⁻³) = 2.72, tí a ròyìn sí ibi ìdá mẹ́wàá méjì nítorí Ka ní díjítì pàtàkì méjì.

Fi èyí wé ásídì líle ní ìpọ̀ kan náà, tí yóò fún ni pH 0.70. Ásídì aláìlágbára náà ní nǹkan bí ìdá ọgọ́rùn-ún kan ìpọ̀ háídírọ́níọ́mù.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: nígbà tí ọ̀nà àbùjá bá kùnà tí o sì nílò ìdọ́gba kúádírátíìkì

Rí pH ásídì náítírọ́ọ̀sì 0.0500 M, HNO₂, pẹ̀lú Ka = 4.6 × 10⁻⁴ láti Àfikún H. Ọ̀nà àbùjá fún ni x = √(4.6 × 10⁻⁴ × 0.0500) = 4.8 × 10⁻³ M, èyí tó jẹ́ 9.6 ìdá-ọgọ́rùn-ún ti 0.0500. Ìyẹn kùnà àyẹ̀wò ìdá-ọgọ́rùn-ún 5, nítorí náà yanjú ìdọ́gba kíkún.

Tún 4.6 × 10⁻⁴ = x² / (0.0500 − x) tò sí x² + (4.6 × 10⁻⁴)x − 2.3 × 10⁻⁵ = 0. Gbòǹgbò rere jẹ́ x = 4.57 × 10⁻³ M, nítorí náà pH = 2.34, ásídì náà sì di íọ̀nù ní 9.1 ìdá-ọgọ́rùn-ún. Ọ̀nà àbùjá ìbá ti fún ni pH 2.32. Ìyàtọ̀ 0.02 dà bí kékeré, ṣùgbọ́n ó tóbi ju ìpéye 0.01 tí dátà lè tì lẹ́yìn lọ, nítorí náà ìdáhùn kúádírátíìkì ni èyí tí a ó ròyìn.

Òfin àròpọ̀ kíákíá: ọ̀nà àbùjá sábà máa ń ṣeé gbẹ́kẹ̀lé nígbà tí ìpọ̀ ìbẹ̀rẹ̀ tí a pín pẹ̀lú Ka bá ju ọgọ́rùn-ún mélòó kan lọ. Níbí 0.0500 / 4.6 × 10⁻⁴ jẹ́ nǹkan bí 110 péré, ìdí nìyí tí ó fi kùnà. Síbẹ̀ máa ṣe àyẹ̀wò ìdá-ọgọ́rùn-ún 5 nígbà gbogbo.

Ìdá-ọgọ́rùn-ún ìdi-íọ̀nù ń gòkè bí a ṣe ń mú ásídì rọ̀

Ìdá-ọgọ́rùn-ún ìdi-íọ̀nù ni [H₃O⁺] ní ìwọ́ntúnwọ́nsí tí a pín sí ìpọ̀ ásídì ìbẹ̀rẹ̀, ní ìlọ́po 100. Fún ásídì aláìlágbára kò dúró. Yíyanjú ìdọ́gba kíkún fún ásídì asítíìkì fún ni 0.94 ìdá-ọgọ́rùn-ún ní 0.200 M, 3.0 ìdá-ọgọ́rùn-ún ní 0.0200 M àti 9.0 ìdá-ọgọ́rùn-ún ní 0.00200 M.

Ìdí rẹ̀ ni ìlànà Le Chatelier tí a lò sí ìmú rọ̀. Mímú rọ̀ ń dín gbogbo ìpọ̀ kù, èyí tó ń dín Q kù sísàlẹ̀ Ka, ìwọ́ntúnwọ́nsí sì ń yí sí ọ̀dọ̀ àwọn íọ̀nù púpọ̀ sí i. pH ṣì ń gòkè nígbà ìmú rọ̀, láti 2.72 sí 3.23 sí 3.74 nínú ọ̀wọ́ yìí, ṣùgbọ́n ní nǹkan bí ààbọ̀ ẹ̀ka péré fún ìmú rọ̀ ìlọ́po mẹ́wàá kọ̀ọ̀kan, kì í ṣe ẹ̀ka kíkún tí ìwọ yóò rí fún ásídì líle.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́: bésì aláìlágbára àti pOH rẹ̀

Rí pH amóníà 0.120 M, pẹ̀lú Kb = 1.8 × 10⁻⁵ láti Àfikún I. Tábìlì náà ní ìrísí kan náà bí ti ásídì, ṣùgbọ́n èso náà ni háídíróksídì: [NH₄⁺] = [OH⁻] = x àti [NH₃] = 0.120 − x.

Nígbà náà x² = 1.8 × 10⁻⁵ × 0.120, nítorí náà x = [OH⁻] = 1.5 × 10⁻³ M. Àyẹ̀wò náà fún ni 1.2 ìdá-ọgọ́rùn-ún, nítorí náà ọ̀nà àbùjá náà dúró. pOH = −log(1.47 × 10⁻³) = 2.83, àti pH = 14.00 − 2.83 = 11.17. Àṣìṣe tó wọ́pọ̀ jù níbí ni ríròyìn 2.83 bí pH. Bésì gbọ́dọ̀ fún ni pH tó ga ju 7 lọ.

Àwọn iyọ̀ tí àwọn íọ̀nù wọn ń hùwàpọ̀ pẹ̀lú omi

Fún ìpéjú ásídì–bésì àjùmọ̀ṣepọ̀ èyíkéyìí nínú omi, Ka × Kb = Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ ní 25 °C. Bí ásídì bá ṣe lágbára tó, bẹ́ẹ̀ ni bésì àjùmọ̀ṣepọ̀ rẹ̀ ṣe ń di aláìlágbára tó. Èyí jẹ́ kí o rí alábàádọ́gba tí àwọn tábìlì kò ṣe àtòkọ rẹ̀.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 1. Rí pH sódíọ́mù asítéètì 0.100 M. Na⁺ kì í hùwàpọ̀ pẹ̀lú omi, ṣùgbọ́n asítéètì jẹ́ bésì aláìlágbára. Kb rẹ̀ jẹ́ 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. Nígbà náà [OH⁻] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.100) = 7.5 × 10⁻⁶ M, pOH = 5.13 àti pH = 8.87. Ojútùú náà jẹ́ bésì díẹ̀.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 2. Rí pH amóníọ́mù klóráìdì 0.200 M. Cl⁻ jẹ́ bésì àjùmọ̀ṣepọ̀ ásídì líle, kò sì ní ipa tí a lè wọ̀n, ṣùgbọ́n NH₄⁺ jẹ́ ásídì aláìlágbára pẹ̀lú Ka = 1.0 × 10⁻¹⁴ / 1.8 × 10⁻⁵ = 5.6 × 10⁻¹⁰. Nígbà náà [H₃O⁺] = √(5.6 × 10⁻¹⁰ × 0.200) = 1.1 × 10⁻⁵ M, àti pH = 4.98.

• Kátáíọ̀nù láti bésì líle (Na⁺, K⁺) pẹ̀lú ánáíọ̀nù láti ásídì líle (Cl⁻, NO₃⁻): aláìdá.
• Kátáíọ̀nù láti bésì líle pẹ̀lú ánáíọ̀nù ásídì aláìlágbára (CH₃COO⁻, F⁻, CN⁻): bésì.
• Kátáíọ̀nù tó jẹ́ ásídì àjùmọ̀ṣepọ̀ bésì aláìlágbára (NH₄⁺) pẹ̀lú ánáíọ̀nù ásídì líle: ásídì.
• Íọ̀nù méjèèjì ń hùwàpọ̀: fi Ka kátáíọ̀nù wé Kb ánáíọ̀nù. Alábàádọ́gba èyíkéyìí tó tóbi jù ló borí.

Àwọn ásídì oní-prótónì-púpọ̀ ń pàdánù àwọn prótónì wọn ní ọ̀kọ̀ọ̀kan

Àwọn ásídì bíi ásídì kábọ́níìkì, H₂CO₃, àti ásídì fọ́sfọ́ríìkì, H₃PO₄, ní Ka kan fún prótónì kọ̀ọ̀kan, ọ̀kọ̀ọ̀kan sì kéré púpọ̀ ju èyí tó ṣáájú rẹ̀ lọ. Fún ásídì kábọ́níìkì, Àfikún H ṣe àtòkọ Ka1 = 4.3 × 10⁻⁷ àti Ka2 = 4.7 × 10⁻¹¹. Nítorí Ka1 tóbi ju Ka2 lọ ní ẹgbẹẹgbẹ̀rún ìlọ́po, fere gbogbo háídírọ́níọ́mù wá láti ìgbésẹ̀ àkọ́kọ́.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́. Fún ásídì kábọ́níìkì 0.0330 M, ka ìgbésẹ̀ àkọ́kọ́ sí ásídì aláìlágbára kan ṣoṣo: [H₃O⁺] = √(4.3 × 10⁻⁷ × 0.0330) = 1.2 × 10⁻⁴ M, nítorí náà pH = 3.92. Ìgbésẹ̀ kejì fẹ́rẹ̀ẹ́ má yí èyí padà. Nítorí [H₃O⁺] àti [HCO₃⁻] fẹ́rẹ̀ẹ́ dọ́gba, wọ́n ń fagilé ara wọn nínú ìgbékalẹ̀ Ka2, [CO₃²⁻] sì jáde ní nǹkan bí dọ́gba pẹ̀lú Ka2, 4.7 × 10⁻¹¹ M.

Àwọn àṣìṣe ásídì àti bésì aláìlágbára láti ṣọ́ fún

Kí o tó parí, béèrè bóyá ìdáhùn náà bọ́gbọ́n mu. Ojútùú ásídì aláìlágbára yẹ kí ó ní pH tó ga ju ti ásídì líle ní ìpọ̀ kan náà lọ, bésì aláìlágbára sì yẹ kí ó ní pH tó rẹlẹ̀ ju ti bésì líle lọ.

• Kíka ásídì aláìlágbára sí líle àti fífi [H₃O⁺] dọ́gba pẹ̀lú ìpọ̀ ìbẹ̀rẹ̀.
• Fífo àyẹ̀wò ìdá-ọgọ́rùn-ún 5 lẹ́yìn yíyọ x kúrò.
• Ríròyìn pOH bí pH fún bésì, tàbí gbígbàgbé láti yí i padà ní òpin.
• Lílo Ka níbi tí a nílò Kb fún ánáíọ̀nù iyọ̀ kan. Yí i padà pẹ̀lú Kw ní àkọ́kọ́.
• Kíka Cl⁻, NO₃⁻ tàbí Na⁺ bí ẹni pé wọ́n ń yí pH padà.
• Fífi háídírọ́níọ́mù ìdi-íọ̀nù kejì kún ti àkọ́kọ́ fún ásídì oní-prótónì-púpọ̀ nígbà tí Ka2 kéré púpọ̀ ju Ka1 lọ.
• Ríròyìn ibi ìdá mẹ́wàá púpọ̀ nínú pH ju díjítì pàtàkì tó wà nínú Ka lọ.