Смеси кислот

В смеси сильной кислоты и слабой кислоты сильная кислота полностью диссоциирует и значительно увеличивает концентрацию ионов гидроксония, тогда как слабая кислота диссоциирует лишь частично. Точно так же в смеси двух слабых кислот относительно более сильная кислота образует больше ионов гидроксония, чем более слабая кислота. В обоих случаях диссоциация более слабой кислоты подавляется, когда она находится в присутствии более сильной кислоты.

Принцип Ле Шателье объясняет, что образование ионов гидроксония более сильной кислотой смещает равновесие в сторону исходных веществ, тем самым уменьшая диссоциацию слабой кислоты. Таким образом, pH смеси кислот в основном определяется концентрацией более сильной кислоты. Например, в смеси, содержащей 0, 15 моль соляной кислоты и 0, 30 моль синильной кислоты, соляная кислота сильная кислота дает концентрацию ионов гидроксония 0, 15 моль на литр.

Напротив, синильная кислота слабая кислота диссоциирует лишь частично. Концентрация ионов гидроксония, образуемых синильной кислотой, может быть рассчитана на основе ее константы кислотной диссоциации Ka и таблицы концентраций. Начальная концентрация ионов гидроксония равна начальной концентрации соляной кислоты 0, 15 моль на литр, а начальная концентрация цианид-ионов равна нулю.

Изменение концентрации ионов гидроксония и цианид-ионов обозначено x. Поскольку x относительно небольшое число, 0, 30 минус x можно приблизить к 0, 30, а 0, 15 плюс x можно приблизить к 0, 15 с использованием правила 5%Ka для синильной кислоты составляет 4, 9 10⁻¹⁰, и она равна концентрации ионов гидроксония, умноженной на концентрацию цианид-ионов, деленную на концентрацию синильной кислоты. Подстановка значений из таблицы концентраций в выражение Ka дает концентрацию ионов гидроксония, образуемых синильной кислотой, которая пренебрежимо мала по сравнению с концентрацией ионов гидроксония, образуемых соляной кислотой.

Значение pH можно рассчитать, взяв отрицательный логарифм концентрации ионов гидроксония 0, 15 моль. Следовательно, pH смеси определяется исключительно концентрацией соляной кислоты, сильной кислоты. Точно так же pH смеси двух слабых кислот, присутствующих в равных количествах, будет в первую очередь определяться концентрацией относительно более сильной кислоты.

Например, в смеси фтористоводородной кислоты и синильной кислоты фтористоводородная кислота будет основным определяющим фактором pH смеси, поскольку она имеет Ka 3, 5 10⁻⁴, что почти в миллион раз больше, чем Ka синильной кислоты.