المحاليل الحامضية الضعيفة

حمض ضعيف،مثل هيدروسيانيك،من أحماض برونستيد لأنه يمنح بروتونًا لجزيء الماء وينتج أيون الهيدرونيوم. الحمض الضعيف يتفكك جزئيًا في الماء وفقًا لثابت تفككه Ka،الذي يساوي 4.9 10⁻¹⁰ في حمض الهيدروسيانيك. في حمض الهيدروسيانيك،قيمة Ka تساوي تركيز الهيدرونيوم مضروبًا في تركيز أيونات السيانيد ويقسم الناتج على تركيز حمض الهيدروسيانيك.

يمكن استخدام ثابت تفكك الحمض Ka،لتحديد تركيز أيونات الهيدرونيوم في محلول حمضي ضعيف،وبالتالي،تحديد قيمة pH للمحلول. يمكن حساب تركيز أيونات الهيدرونيوم وقيمة pH لمحلول حمض الهيدروسيانيك الذي تركيزه 0.15 مولار باستخدام معادلة توازنه وجدول مراقبة التغير ICE. تركيز كل من حمض الهيدروسيانيك والهيدرونيوم والسيانيد في البداية،وعند حالة التوازن،يمكن التعبير عنها في جدول يُظهر التركيز الأولي،والتغيير،وتركيز التوازن لكل جزيء من الجزيئات.

للوصول إلى التوازن،ينخفض التركيز الأولي للمواد المتفاعلة في حين يرتفع التركيز الأولي للنواتج،وفقًا للنسبة المولية لتلك المواد. هذا التغير في تركيز المواد المتفاعلة والنواتج،يُشار إليه بالرمز x. باستبدال تركيزات التوازن في معادلة Ka،يعطي x مضروبة في x مقسوم على 0.15 مطروحًا منها x.

في العديد من الأحماض الضعيفة،تكون x،وهي كمية التفكك،في الغالب صغيرة جدًا مقارنة بالتركيز الأولي وقيمته 0.15 مولار. يمكن الافتراض أن 0.15 مطروحًا منها x تساوي تقريبًا 0.15. عندما تُحل المعادلة،فإن x تساوي 8.6 10⁻⁶ مولار.

الحسبة التقريبية التي افترضت أن 0.15 مطروحًا منها x تساوي 0.15،تكون صحيحة فقط إذا كانت x أقل من 5%من 0.15 مولار. قيمة x هنا هي 0.0057%من الـ0.15 مولار،وبهذا يكون التقريب صحيحًا. بالتالي،يكون تركيز الهيدرونيوم هو 8.6 10⁻⁶ مولار.

لتحديد قيمة pH،نأخذ اللوغاريتم السالب لتركيز أيونات الهيدرونيوم. حل هذه المعادلة يُظهر أن قيمة pH لمحلول حمض الهيدروسيانيد الذي تركيزه 0.15 هو 5.07. يمكن استخدام قيمة pH لمحلول لتحديد قيمة Ka لحمض ضعيف.

على سبيل المثال،يتفكك حمض الخليك جزئيًا إلى أيونات هيدرونيوم وأيونات أسيتات عند إذابته في الماء. يمكن التعبير عن Ka لحمض الخليك،بضرب تركيز أيونات الهيدرونيوم في تركيز أيونات الأسيتات وقسمة الناتج على تركيز حمض الخليك. إذا كانت قيمة pH لمحلول حمض الخليك الذي تركيزه 0.20 مولار تساوي 2.72،يمكن حساب تركيز الهيدرونيوم فيه وتكون قيمته 1.9 10-³ مولار.

يمكن بناء جدول مراقبة التغير من التركيزات الأولية وتركيزات التوازن لحامض الخليك،وأيونات الهيدرونيوم،وأيونات الأسيتات. باستخدام الأعداد الهامة،تكون 0.20 ناقص 1.9 10-³ مساوية في جوهرها لـ 0.20. باستبدال قيم التوازن في معادلة Ka،فإن Ka تساوي 1.8 10-⁵.