15.6
Schwache Säurelösungen
Eine schwache Säure, wie Blausäure, ist eine Brønsted-Säure, da sie ein Proton an das Wassermolekül abgibt und das Hydronium-Ion produziert. Eine schwache Säure dissoziiert teilweise in Wasser entsprechend ihrer Säuredissoziationskonstante Ka, die für Blausäure 4,9 × 10−10 beträgt.
Bei Blausäure ist K a gleich der Konzentration von Hydronium multipliziert mit der Konzentration von Cyanidionen dividiert durch die Konzentration von Blausäure.
Die Säuredissoziationskonstante Ka kann verwendet werden, um die Hydroniumionenkonzentration in einer schwach sauren Lösung und damit den pH-Wert der Lösung zu bestimmen.
Die Konzentration von Hydroniumionen und der pH-Wert einer 0,15 molaren Blausäurelösung können anhand ihrer Gleichgewichtsexpression und einer ICE-Tabelle berechnet werden.
Die Konzentrationen von Blausäure, Hydronium und Cyanid zu Beginn und im Gleichgewicht können in einer Tabelle ausgedrückt werden, die die Anfangs-, Änderungs- und Gleichgewichtskonzentrationen jedes der Moleküle zeigt.
Um ein Gleichgewicht zu erreichen, nimmt die Anfangskonzentration der Reaktanten ab, wenn die Anfangskonzentration der Produkte entsprechend ihren molaren Verhältnissen zunimmt. Diese Änderung der Konzentration der Reaktanten und Produkte wird mit x bezeichnet.
Das Einsetzen von Gleichgewichtskonzentrationen im Ausdruck für Ka ergibt x mal x geteilt durch 0,15 minus x.
In vielen schwachen Säuren ist x, die Dissoziationsmenge, im Vergleich zur Anfangskonzentration von 0,15 molar wahrscheinlich sehr gering. 0,15 minus x kann mit etwa 0,15 angenommen werden.
Wenn die Gleichung gelöst ist, ist x gleich 8,6 × 10−6 molaren.
Die Näherung 0,15 minus x gleich 0,15 ist nur gültig, wenn x kleiner als 5 % von 0,15 molar ist. Hier ist x 0,0057% von 0,15 molar und daher ist diese Näherung gültig.
Daher beträgt die Konzentration von Hydronium 8,6 × 10-6 molaren. Um den pH-Wert zu bestimmen, nehmen Sie das negative Protokoll der Hydroniumionenkonzentration. Die Lösung dieses Problems zeigt, dass der pH-Wert der 0,15 M Blausäurelösung 5,07 beträgt.
Der pH-Wert einer Lösung kann verwendet werden, um den Ka einer schwachen Säure zu bestimmen.
So dissoziiert Essigsäure teilweise in Hydronium-Ionen und Acetat-Ionen, wenn sie in Wasser gelöst wird. Das Ka für Essigsäure kann ausgedrückt werden als die Hydroniumionenkonzentration multipliziert mit der Acetationenkonzentration dividiert durch die Konzentration der Essigsäure.
Wenn der pH-Wert einer 0,20 molaren Essigsäurelösung 2,72 beträgt, kann ihre Hydroniumkonzentration berechnet werden, die 1,9 × 10−3 molar beträgt.
Die ICE-Tabelle kann aus den Anfangs- und Gleichgewichtskonzentrationen der Essigsäure-, Hydronium- und Acetationen erstellt werden.
Unter Verwendung signifikanter Zahlen ist 0,20 minus 1,9 × 10−3 im Wesentlichen gleich 0,20. Durch Einsetzen der Gleichgewichtswerte in den Ausdruck Ka ergibt sich für Ka 1,8 × 10−5.
Nur wenige Verbindungen wirken als starke Säuren. Eine weitaus größere Anzahl von Verbindungen verhalten sich wie schwache Säuren und reagieren nur te…
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