Laskettaessa Tasapaino Pitoisuudet Polyprotic Hapot
Polyprotic hapot on monimutkaista tasapainon, koska läsnä useita lajeja ratkaisu.
oppimistavoitteet
ratkaisevat tasapainohäiriöt käyttämällä sopivia likiarvoja heikoille ja vahvoille polyproottisille hapoille.,
Key Takeaways
– Näppäintä Pistettä
- Polyprotic hapot sisältävät useita happamia protoneja se voi peräkkäin erottaa sieltä ainutlaatuinen hapon dissosiaatio vakiot kunkin protoni.
- Koska erilaisia mahdollisia ionic lajien ratkaisu kunkin happo, juuri laskettaessa pitoisuuksia eri lajien tasapainotilassa voi olla hyvin monimutkainen.
- tietyt yksinkertaistukset voivat helpottaa laskelmia; nämä yksinkertaistukset vaihtelevat spesifisten happojen ja ratkaisuolosuhteiden mukaan.,
Keskeisistä Ehdoista
- ionic laji: kemiallinen lajeja, joiden jäljellä oleva lataus; happo-emäs-tasapainon, maksu menetys tai lisäys elektroneja kemiallisia yhdisteitä
- tasapaino: valtion reaktio, jossa hinnat eteenpäin ja taaksepäin reaktiot ovat samoja
- polyprotic hapot: happo, jolla on useita happamia protoneja
Polyprotic hapot voivat menettää enemmän kuin yksi protoni. Ensimmäisen proton on dissosiaatio voi olla merkitty Ka1 ja vakiot peräkkäisten protonit’ dissociations kuin Kt2 jne., Yleisiä polyproottisia happoja ovat rikkihappo (H2SO4) ja fosforihappo (H3PO4).
polyproottisten happojen tuottamien eri ionien tasapainokonsentraatioita määritettäessä yhtälöt voivat monimutkaistua vastaamaan eri komponentteja., Jonkin acid diprotic esimerkiksi, voimme laskea murto-dissosiaatio (alpha) – lajin HA– käyttämällä seuraavia monimutkainen yhtälö:
Yhtälö löytää murto-dissosiaatio HA: edellä pitoisuus voidaan käyttää, jos pH on tiedossa, sekä kaksi hapon dissosiaatio vakiot kunkin dissosiaatio vaihe; usein, laskelmat voidaan yksinkertaistaa polyprotic hapot, kuitenkin.
ongelmaa voidaan yksinkertaistaa polyproottisesta haposta riippuen., Seuraavat esimerkit osoittavat matematiikkaa ja yksinkertaistuksia muutaman polyproottisen hapon tietyissä olosuhteissa.
Diprotic Happoja, Joilla on Vahva Ensimmäinen Dissosiaatio Askel
Kuten olemme jo tietoisia siitä, rikkihappo on ensimmäinen protoni on voimakkaasti hapan ja hajoaa täysin ratkaisu:
H2SO4 → H+ + HSO4–
Kuitenkin, toinen dissosiaatio vaihe on vain heikosti hapan:
\text{HSO}_4^- \rightleftharpoons \text{S}^+ + \text{NIIN}_4^{2-} Kt2 = 1.20×10-2 pKa2 = 1.,92
Koska ensimmäinen dissosiaatio on niin vahva, voimme olettaa, että ei ole mitattavissa H2SO4 ratkaisu, ja ainoa tasapaino laskelmat, että ei tarvitse tehdä käsitellä toisen dissosiaatio vaiheessa vain.
Määritetään Hallitseva Lajin pH ja pKa
fosforihappoa, H3PO4, on kolme dissosiaatio vaiheet:
\text{S}_3\text{PL}_4 \rightleftharpoons \text{S}^+ + \text{S}_2\text{PL}_4^- pKa1 = 2.12
\text{S}_2\text{PL}_4^- \rightleftharpoons \text{S}^+ + \text{HPO}_4^{2-} pKa2 = 7.,21
\text{HPO}_4^{2-} \rightleftharpoons \text{S}^+ + \text{PL}_4^{3-} pKa3 = 12.67
Klo pH-arvo on yhtä suuri kuin pKa tietyn dissosiaatio, kaksi muotoja eri mieltä lajit ovat läsnä yhtä pitoisuudet, koska seuraava matemaattinen havainto. Otetaan esimerkiksi toinen dissosiaatio vaihe fosforihappoa, joka on pKa2 7,21:
\text{pK}_{\text{a}2}=-\text{log}\left(\frac{}{}\right)=7.21
\text{pH}=-\text{log}=7.,21
omaisuus logaritmit, saamme seuraavat:
\text{pH}-\text{pK}_{\text{a}2}=-\text{log}\left(\frac{}{}\right)=0,
\frac{}{}=1,
Näin ollen, kun pH = pKa2, meillä on suhde / = 1.00; lähes neutraali ratkaisu, H2PO4– ja HPO42 – ovat läsnä yhtä pitoisuudet. Hyvin vähän undissociated H3PO4 tai erottaa PO43 – on todettu, kuten on määritetty vastaavat yhtälöt kanssa, koska niiden Ka: n.
ainoa fosfaatti lajeja, jotka meidän on harkittava, lähellä pH = 7 on H2PO4– ja HPO42-., Vastaavasti PH = 3: n lähellä voimakkaasti happamissa liuoksissa ainoat lajit, joita meidän on otettava huomioon, ovat H3PO4 ja H2PO4–. Niin kauan kuin peräkkäisten dissosiaatioiden pKa-arvot erotetaan kolmella tai neljällä yksiköllä (kuten ne lähes aina ovat), asiat yksinkertaistuvat. Meidän tarvitsee vain tarkastella kahden vallitsevan happo/emäslajin välistä tasapainoa, joka määritetään liuoksen pH: n perusteella.
Fosforihappo: kemiallinen rakenne fosforihappoa osoittaa, se on kolme happamia protoneja.,
Diprotic Happojen, Joissa on Hyvin Heikko Toinen Dissosiaatio Askel
Kun heikko acid diprotic kuten hiilihappo, H2CO3, hajoaa, suurin osa protonien hetkellä ensimmäinen dissosiaatio askel:
\text{S}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons \text{S}^+ + \text{HCO}_3^- pKa1 = 6.37
Koska toisen hajoamisvakio on pienempi neljä kertaluokkaa (pKa2 = 10.25 on suurempi neljä yksikköä), osuus vetyioneja toinen dissosiaatio on vain yksi kymmenen tuhannesosa niin suuri., Näin ollen toinen dissosiaatio on vähäinen vaikutus kokonais-pitoisuus H+ liuoksessa, ja voidaan jättää huomiotta.