A poliprotikus savak egyensúlyi koncentrációjának kiszámítása
a poliprotikus savak összetett egyensúlyi képességgel rendelkeznek, mivel több faj van jelen az oldatban.
tanulási célok
oldja meg az egyensúlyi problémákat a gyenge és erős polikrotikus savak megfelelő közelítésével.,
Key Takeaways
Key Points
- a poliprotikus savak több savas protont tartalmaznak, amelyek egymás után disszociálhatnak a vegyületből az egyes protonok egyedi sav-disszociációs állandóival.
- az egyes savak oldatában lévő lehetséges Ionos fajok sokfélesége miatt a különböző fajok egyensúlyi koncentrációjának pontos kiszámítása nagyon bonyolult lehet.
- bizonyos egyszerűsítések megkönnyíthetik a számításokat; ezek az egyszerűsítések az adott sav-és oldatfeltételektől függően változnak.,
Kulcs Kifejezések
- ionos faj: kémiai faj a maradék töltése; a sav-bázis egyensúlyról, a töltés eredő veszteség vagy kívül az elektronok a kémiai vegyületek
- egyensúly: az állam a reakció, amelyben az árak az előre fordított reakció ugyanaz
- polyprotic savak: savas több savas protonok
Polyprotic savakat veszít többet, mint egy proton. Az első proton disszociációja Ka1-ként, az egymást követő protonok disszociációinak állandói pedig Ka2-ként stb., A közös poliprotikus savak közé tartozik a kénsav (H2SO4), valamint a foszforsav (H3PO4).
a polikrotikus savak által termelt különböző ionok egyensúlyi koncentrációjának meghatározásakor az egyenletek összetettekké válhatnak, hogy figyelembe vegyék a különböző komponenseket., Egy diprotic sav például ki tudjuk számítani, hogy a tört disszociációs (alfa) az a faj, HA– a a következő összetett egyenlet:
Egyenlet a megállapítás a tört disszociációs HA: A fenti koncentrációs lehet használni, ha a pH-érték ismert, valamint a két sav disszociációs állandók minden disszociációs lépés; gyakorta, számítások egyszerűsíteni a polyprotic savak, azonban.
a poliprotikus savtól függően egyszerűsíthetjük a problémát., A következő példák néhány polikrotinsav matematikáját és egyszerűsítését jelzik meghatározott körülmények között.
Diprotikus Savak Erős első disszociációs lépéssel
amint már tudjuk, a kénsav első protonja erősen savas és teljesen disszociál oldatban:
H2SO4 → H+ + HSO4–
azonban a második disszociációs lépés csak gyengén savas:
\text{HSO}_4^- \rightleftharpoons \text{h}^+ + + \text{H}tehát} _4^{2 -} KA2 = 1,20×10-2 pka2 = 1.,92
mivel az első disszociáció olyan erős, feltételezhetjük, hogy nincs mérhető H2SO4 a megoldásban, és az egyetlen egyensúlyi számítás, amelyet el kell végezni, csak a második disszociációs lépéssel foglalkozik.
meghatározó domináns faj pH és PKA
foszforsav, H3PO4, három disszociációs lépés:
\text{h}_3\text{po}_4 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{H}_2\text{PO}_4^- pKa1 = 2.12
\text{h}_2\text{PO}_4^- \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HPO}_4^{2-} PKA2 = 7.,21
\text{HPO}_4^{2 -} \ rightleftharpoons \ text{H}^ + + \ text{PO}_4^{3 -} pKa3 = 12.67
egy adott disszociáció esetén a pKa-val egyenlő pH-nál a disszociáló fajok két formája egyenlő koncentrációban van jelen, a következő matematikai megfigyelés miatt. Vegyük például a foszforsav második disszociációs lépését, amelynek pKa2-je 7, 21:
\text{pK}_{\text {a}2} = – \ text{log} \ left (\frac {} {} {} \ right)=7, 21
\text{pH}=-\text{log}=7.,21
a szálláshely Által a logaritmus, a következő:
\text{pH}-\text{pK}_{\text{a}2}=-\text{log}\left(\frac{}{}\right)=0
\frac{}{}=1
Így, amikor pH = pKa2, mi az arány / = 1.00; a közel-semleges oldat, H2PO4–, illetve HPO42 – jelen egyenlő koncentrációban. Nagyon kevés unissociated H3PO4 vagy disszociált PO43-megtalálható, amint azt az adott Ka-val hasonló egyenletek határozzák meg.
Az egyetlen foszfátfaj, amelyet pH = 7 közelében kell figyelembe venni, H2PO4– és HPO42 -., Hasonlóképpen, a pH = 3 közelében lévő erősen savas oldatokban az egyetlen faj, amelyet figyelembe kell vennünk, a H3PO4 és a H2PO4–. Mindaddig, amíg az egymást követő disszociációk pKa értékeit három vagy négy egység választja el (ahogy szinte mindig vannak), az ügyek egyszerűsödnek. Csak a két domináns sav/bázis faj közötti egyensúlyt kell figyelembe vennünk, amint azt az oldat pH-ja határozza meg.
foszforsav: a foszforsav kémiai szerkezete azt jelzi, hogy három savas protonnal rendelkezik.,
Diprotikus savak nagyon gyenge második disszociációs lépéssel
amikor egy gyenge diprotinsav, például szénsav, H2CO3, disszociál, a jelen lévő protonok többsége az első disszociációs lépésből származik:
\text{H}_2\text{CO}_3 \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{HCO}_3^- pKa1 = 6.37
mivel a második disszociációs állandó négy nagyságrenddel kisebb (Pka2 = 10.25 nagyobb négy egységgel), a második disszociációból származó hidrogénionok hozzájárulása csak egy tízezred lesz., Következésképpen a második disszociáció elhanyagolható hatással van a H+ teljes koncentrációjára az oldatban, figyelmen kívül hagyható.