Számítsa ki a PK és a pKb értékeket - StudyHelp online tanulás
Ha két különböző, azonos koncentrációjú savat veszünk figyelembe, akkor ezek pH-értéke továbbra is eltérő lehet. Miert van az?
Egyes savak ugyanis erősebbek, mint mások, így könnyebben feladhatják protonjaikat. Természetesen van itt egy változó is, amely erről mesél.
Ez a savállandó KS vagy a pKS értéke. A savállandó, akárcsak a víz ionterméke, az MWG-ből származik, és annak mértéke, hogy egy sav mennyire „örömmel” adja le a protont a víz számára.
Ha itt újra alkalmazzuk az MWG-t, a következő egyensúlyi állandót kapjuk:
Itt is, akárcsak a víz iontermékénél, a víz koncentrációját is megközelítőleg állandónak tekinthetjük (mivel annyi rendelkezésre áll, hogy a víz koncentrációja alig változik a kis savmennyiség mellett), és ellensúlyozzuk az egyensúlyi állandóval:
Ha most a negatív dekadikus logaritmust alkalmazzuk a savállandóra, mint a pH-érték számításakor, megkapjuk a pKa-értéket. Ugyanígy megadhatjuk a pKB értéket is egy bázis szilárdságának mérésére. Az érték annak mértéke, hogy egy bázis mennyire „örömmel” veszi fel a protont a vízből.
A pKS és pKB értékek segítségével most összehasonlíthatjuk a különféle savakat vagy bázisokat azok szilárdsága szempontjából.
- Minél kisebb a pKa érték, annál erősebb a sav.
- Minél kisebb a pKB értéke, annál erősebb az alap.
Az első négy sav teljesen feladja protonjaikat, vagyis teljes protolízis megy végbe (azt is mondhatjuk, hogy a sav teljesen disszociál). Az egyensúly tehát jobb oldalon van. Minél tovább megy lefelé a táblázatban, annál magasabbak a pKa értékek, és ezért a gyengébb savak. A táblázat bemutatja a megfelelő sav-bázis párokat is.
Világossá válik, hogy a megfelelő bázis annál gyengébb, minél erősebb egy sav. Ez fordítva is igaz: minél erősebb egy bázis, annál gyengébb a megfelelő sav.
Még egy nagyon specifikus kapcsolat van egy sav pKa értéke és a megfelelő bázis pKB értéke között:
Ha itt alkalmazzuk a negatív dekadikus logaritmust, a következőket kapjuk:
\ kezdődik
pK_ \ text + pK_ \ text= 14
\ end
Tehát, ha egy sav pKa értéke ismert, a képlet segítségével kiszámíthatjuk a megfelelő bázis pKB értékét.
Ha megnézzük a táblázat alapjait, láthatjuk, hogy az alsó négy alap nagyon erős, mivel teljesen felveszik a protonokat. Ez azt jelenti, hogy az összes alaprészecske felvesz egy protont.
Most megkérdezhetjük magunktól, miért olyan fontos, hogy egy sav vagy bázis erős vagy gyenge. Ez különösen fontos, ha egy oldat pH-ját akarjuk kiszámítani. Ehhez képesnek kell lenniünk a pKS és a pKB értékek helyes osztályozására.
A savak és bázisok erősségének helyes osztályozása érdekében a következő értékek relevánsak számunkra:
\ kezdődik
\ kezdődik
pK_ \ text 4.75 & gyenge \ acid & \ quad pK_ \ text > 4.75 és gyenge \ Base
\ end
\ end
Különböző erősségű savak és bázisok pH-értékének kiszámítása
Erős savak
Ha egy sav pKa értéke kisebb, mint 1,5, akkor ez egy erős sav. Akkor feltételezhetjük, hogy a protolízis majdnem teljes. Ezért az összes savrészecske protonjait a vízbe adja, ezáltal az oxóniumionok koncentrációja megközelítőleg megegyezik a kezdeti savkoncentrációval.
Tehát a pH-értéket a következőképpen számíthatjuk ki:
Gyenge savak
Gyenge savak esetén csak nagyon kevés savrészecske engedi protonjaikat a vízbe. Ezért a sav koncentrációja alig változik a protolízis, azaz c (HA) ≈ c0 (HA) miatt. Az oxóniumionok koncentrációja éppen akkora, mint a megfelelő bázis koncentrációja, mivel minden protont leadó savrészecskéhez oxoniumion és a megfelelő bázis részecskéje keletkezik, azaz c (H3O +) = c (A−). Ha felveszi ezt a két kapcsolatot az MWG-be, akkor a következő egyenletet kapja:
A pH megtalálásához szükségünk van az oxóniumionok koncentrációjára, ezért megoldjuk a koncentráció egyenletét:
Tehát a pH-értéket a következőképpen számíthatjuk ki:
\ kezdődik
pH = \ frac \ cdot \ bal (\ text
K_ \ text - lg \ (c_0 () \ right))
\ end
Erős alapok
Erős bázisok esetén ugyanazt a képletet alkalmazhatjuk, mint az erős savakkal. Figyelem: Ha kiszámítjuk a bázis kezdeti koncentrációjának negatív dekadikus logaritmusát, akkor nem a pH-értéket, hanem a pOH-értéket kapjuk meg, mivel egy bázis vízzel történő reakciója nem oxoniumionokat, hanem hidroxidionokat eredményez. De ez nem jelent problémát, mert a pOH-érték segítségével kiszámíthatjuk a pH-értéket, mégpedig ismét a víz iontermékének segítségével. Mivel ez a következő összefüggést eredményezi a pH és a pOH között:
\ kezdődik
\ text + \ text < pOH >= 14
\ end
Az erős bázisok pH-értéke a következőképpen számítható:
\ kezdődik
pH = 14 + \ lg \ bal (c_0 (>) \ jobb)
\ end
Gyenge alapok
Gyenge bázisok esetén is a pH-érték kiszámítása ugyanazzal a képlettel működik, mint a gyenge savak esetében, csak arra kell vigyáznunk, hogy ez először kiszámolja a pOH-értéket. Ebből kiszámoljuk a pH-értéket. A következő képlet eredményez itt:
\ kezdődik
pH = 14 - \ frac \ cdot \ balra (\ text
K_ \ text - c_0 () \ right)
\ end
4.20 az 5 pontból 174 leadott szavazat alapján.