Solutions d'acides faibles

Un acide faible, comme l'acide cyanhydrique, est un acide de Brønsted car il donne un proton à la molécule d'eau et produit l'ion hydronium. Un acide faible se dissocie partiellement dans l'eau selon sa constante de dissociation acide, Ka, qui est de 4, 9 10⁻¹⁰ pour l'acide cyanhydrique. Pour l'acide cyanhydrique, le Ka est égal à la concentration d'hydronium multiplié par la concentration d'ions cyanure divisés par la concentration d'acide cyanhydrique.

La constante de dissociation acide, Ka, peut être utilisé pour déterminer la concentration en ions hydronium dans une solution d'acide faible et par conséquent, le pH de la solution. La concentration d'ions hydronium et le pH d'une solution de 0, 15 molaire d'acide cyanhydrique peuvent être calculés en utilisant son expression d'équilibre et une table ICE. Les concentrations d'acide cyanhydrique, d'hydronium, et cyanure initialement et à l'équilibre peuvent être exprimés dans un tableau representant les concentrations initiale, de changement et d'équilibre de chacune des molécules.

Pour atteindre l'équilibre, la concentration initiale des réactifs diminue alors que la concentration initiale des produits augmente en fonction de leur ratio molaire. Cette modification de la concentration des réactifs et des produits est désignée par x. En substituant les concentrations à l'équilibre dans l'expression du Ka, on obtient x fois x divisé par 0, 15 moins x.

Dans de nombreux acides faibles, x, la quantité de dissociation, est susceptible d'être très faible par rapport à la concentration initiale de 0, 15 molaire. 0, 15 moins x peut être considéré comme étant approximativement égal à 0, 15. Lorsque l'équation est résolue, x est égal à 8, 6 10⁻⁶ molaire.

Le rapprochement, 0, 15 moins x égal à 0, 15, n'est valable que si x est inférieur à 5%de 0, 15 molaire. Ici, x est 0, 0057%de 0, 15 molaire et donc ce rapprochement est valide. Par conséquent, la concentration d'hydronium est de 8, 6 10⁻⁶ molaire.

Pour déterminer le pH, prenez le log négatif de la concentration d'hydronium ionique. La solution de ce problème montre que le pH de la solution d'acide cyanhydrique 0, 15 M est de 5, 07. Le pH d'une solution peut être utilisé pour déterminer le Ka d'un acide faible.

Par exemple, l'acide acétique dissocie partiellement en ions hydronium et en ions acétate lorsqu'il est dissous dans l'eau. Le Ka de l'acide acétique peut être exprimé comme la concentration d'ion hydronium multipliée par la concentration en ions acétate divisée par la concentration d'acide acétique. Si le pH d'une solution d'acide acétique de 0, 20 molaire est de 2, 72, sa concentration d'hydronium peut être calculée, qui est de 1, 9 10⁻³ molaire.

La table ICE peut être construite à partir des concentrations initiales et d'équilibre de l'acide acétique, des ions hydronium et des ions acétate. En utilisant des chiffres significatifs, 0, 20 moins 1, 9 10⁻³ est essentiellement égal à 0, 20. En substituant les valeurs d'équilibre dans l'expression Ka, Ka est égal à 1, 8 10⁻⁵.