Изчисляване на PKs и pKb стойности - StudyHelp онлайн обучение

Ако разгледаме две различни киселини с една и съща концентрация, те все още могат да имат различни стойности на pH. Защо така?

изчисляване

Това е така, защото някои киселини са по-силни от други, така че те могат да се откажат по-лесно от своите протони. Разбира се, тук има и променлива, която ни казва за това.

Това е киселинната константа KS или стойността на pKS. Киселинната константа, подобно на йонния продукт на водата, се получава от MWG и е мярка за това как „с удоволствие“ една киселина отделя протон към водата.

Ако приложим отново MWG тук, получаваме следната константа на равновесие:

И тук, както при йонния продукт на водата, можем да считаме концентрацията на водата приблизително постоянна (тъй като има толкова много налични, че концентрацията на водата почти не се променя с малкото количество киселина) и да я компенсираме с константата на равновесие:

Ако сега приложим отрицателния десетичен логаритъм към киселинната константа, както при изчисляването на стойността на рН, получаваме рКа стойност. По същия начин можем да дадем стойността на pKB като мярка за силата на основата. Стойността е мярка за това колко “с удоволствие” една база поема протон от водата.

С помощта на стойностите на pKS и pKB вече можем да сравняваме различни киселини или основи по отношение на тяхната сила.

  • Колкото по-малка е стойността на рКа, толкова по-силна е киселината.
  • Колкото по-малка е стойността на pKB, толкова по-силна е основата.

Четирите най-добри киселини напълно се отказват от своите протони, т.е. протича пълна протолиза (можем също да кажем, че киселината дисоциира напълно). Следователно балансът е вдясно. Колкото по-надолу слизате в таблицата, толкова по-големи са стойностите на рКа и следователно по-слабите киселини. В таблицата са показани и съответните двойки киселина-основа.

Става ясно, че съответната основа е по-слаба, колкото по-силна е една киселина. Вярно е и обратното: колкото по-силна е основата, толкова по-слаба е съответната киселина.

Има дори много специфична връзка между рКа стойността на киселина и рКВ стойността на съответната основа:

Ако приложим отрицателния десетичен логаритъм тук, ще получим:

\ започнете
pK_ \ text + pK_ \ text= 14
\край

Ако рКа стойността на киселина е известна, можем да използваме формулата за изчисляване на рКВ стойността на съответната основа.

Ако разгледаме основите в таблицата, можем да видим, че долните четири бази са много силни, тъй като поемат протоните изцяло. Това означава, че всички основни частици поемат протон.

Сега можем да се запитаме защо е толкова важно дали киселината или основата са силни или слаби. Това е особено важно, когато искаме да изчислим рН на разтвора. За целта трябва да можем да класифицираме правилно стойностите на pKS и pKB.

За да класифицираме правилно силата на киселините и основите, за нас са от значение следните стойности:
\ започнете
\ започнете
pK_ \ text 4.75 & слабо \ acid & \ quad pK_ \ text > 4.75 и слаба \ Основа
\край
\край

Изчисляване на стойността на рН на киселини и основи с различна сила

Силни киселини

Ако стойността на рКа на киселина е по-малка от 1,5, това е силна киселина. Тогава можем да предположим, че протолизата е почти завършена. Следователно всички киселинни частици отдават своите протони на водата, при което концентрацията на оксониевите йони е приблизително същата като началната концентрация на киселина.

Така че можем да изчислим стойността на pH, както следва:

Слаби киселини

В случай на слаби киселини, само много малко киселинни частици отделят своите протони във водата. Следователно концентрацията на киселината почти не се променя поради протолизата, т.е. c (HA) ≈ c0 (HA). Концентрацията на оксониевите йони е точно толкова голяма, колкото концентрацията на съответната основа, тъй като за всяка киселинна частица, която отделя протон, се получават оксониев йон и частица от съответната основа, т.е. c (H3O +) = c (A−). Ако поставите тези две отношения в MWG, ще получите следното уравнение:

За да намерим рН, се нуждаем от концентрацията на оксониевите йони, затова решаваме уравнението за концентрацията:

Така че можем да изчислим стойността на рН, както следва:

\ започнете
pH = \ frac \ cdot \ ляво (\ text

K_ \ text - lg \ (c_0 () \ вдясно))
\край

Силни бази

Със силни основи можем да използваме същата формула като със силни киселини. Внимание: Ако изчислим отрицателния десетичен логаритъм на първоначалната концентрация на основата, не получаваме стойността на pH, а стойността на pOH, тъй като реакцията на основа с вода не произвежда оксониеви йони, а хидроксидни йони. Но това не е проблем, тъй като с помощта на стойността на pOH можем да изчислим стойността на pH, а именно отново с помощта на йонния продукт на водата. Тъй като това води до следната връзка между pH и pOH:
\ започнете
\ текст + \ текст < pOH >= 14
\край

Стойността на pH на силните основи може да се изчисли, както следва:
\ започнете
рН = 14 + \ lg \ ляво (c_0 (>) \ дясно)
\край

Слаби бази

Дори при слаби основи, изчислението на стойността на рН работи със същата формула, както при слабите киселини, само че трябва да внимаваме първо да се изчисли стойността на pOH. От това изчисляваме стойността на рН. Тук се получава следната формула:

\ започнете
pH = 14 - \ frac \ cdot \ ляво (\ text

K_ \ текст - c_0 () \ вдясно)
\край

4.20 от 5 точки въз основа на 174 подадени гласа.