H2CO3'te 5.0 × 10 2 M olan bir çözeltinin pH'ı nedir?

H2CO3'te 5.0 × 10 2 M olan bir çözeltinin pH'ı nedir?
Anonim

Cevap:

Aşağıya bakınız:

Uyarı: Uzun cevap!

Açıklama:

# H_2CO_3 #veya karbonik asit, suyla reaksiyona giren karbon dioksitten oluşan zayıf bir asittir.

# CO_2 (g) + H_2O (l) sağda kalanlar H_2CO_3 (aq) #

Zayıf bir asit olduğu için, sadece suda kısmen ayrışacaktır ve ayrışma sabiti vardır, # K_a #, of # 4.3 kez 10 ^ -7 # Bu tabloya göre. Gerçekten, karbonik asit diprotiktir, yani iki kere ayrışabilir, yani bir saniyemiz var # K_a # ikinci ayrışma için değer: # K_a = 4,8 kez 10 ^ -11 #. Aynı zamanda # PH #. (ilk ayrışmadan daha küçük bir ölçüde de olsa)

Ayrışma denklemini ayarlayalım # K_a # ilk ayrışmanın

# K_a = (H_3O ^ + kez HCO_3 ^ (-)) / (H_2CO_3) #

Şimdi, beraberinde karbonik asidin konsantrasyonu için değerlerimizi bağlayalım. # K_a # değer.

# 4.3 kez 10 ^ -7 = (H_3O ^ + kez HCO_3 ^ (-)) / (5.0 kez 10 ^ -2) #

# 2.15 çarpı 10 ^ -8 = (H_3O ^ + çarpı HCO_3 ^ (-)) #

Şimdi, bunu varsayabiliriz # H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-) # çözümde 1: 1 oranında var olduklarından. Bu, karekökü ifadeden çıkarmaya izin verir. # (H_3O ^ + kez HCO_3 ^ (-)) # İlgili konsantrasyonları bulmak için:

#sqrt (2.15 kez 10 ^ -8) yaklaşık (1.47 kez 10 ^ -4) = (H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-)) #

Şimdi, ikinci ayrışmada, # HCO_3 ^ (-) # iyon asit gibi davranır ve bu nedenle birinci ayrışmada bulduğumuz bu türün konsantrasyonu, yeni içindeki paydanın değeri olacaktır. # K_a # ifadesi:

# K_a = (H_3O ^ + çarpı CO_3 ^ (2 -)) / (HCO_3 ^ -) #

# 4,8 kez 10 ^ -11 = (H_3O ^ + kez CO_3 ^ (2 -)) / (1,47 kez 10 ^ -4) #

#approx 7.04 kez 10 ^ -15 = H_3O ^ + kez CO_3 ^ (2 -) #

#sqrt (7.04 kez 10 ^ -15) yaklaşık 8.39 kez 10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^ (2 -) #

Yani Oxonium iyonlarının konsantrasyonu, # H_3O ^ + #belirleyen # PH #, yaklaşık olarak # (1.47 kez 10 ^ -4) + (8.39 kez 10 ^ -8) yaklaşık 1.47 kez 10 ^ -4 #.

Başka bir deyişle, ikinci ayrışma, önemsiz olduğu düşünülebilecek kadar küçüktü - ama hadi tam olalım.

Şimdi, denklemi bulmak için # PH # hesaplayabiliriz # PH # Bu çözüm

#, PH = -log H_3O ^ + #

# pH = -log 1,47 kez 10 ^ -4 #

#pH yaklaşık 3.83 #