弱酸性溶液

シアン化水素酸のような弱酸は、水分子にプロトンを提供し、ヒドロニウムイオンを生成するため、ブレンステッド酸です。弱酸は、その酸解離定数Ka(青酸の4.9 × ^10-10)に従って、水中で部分的に解離します。

青酸の場合、_KAは、ヒドロニウムの濃度にシアン化物イオンの濃度を青酸の濃度で割ったものに等しくなります。

酸解離定数KAは、弱酸溶液中のヒドロニウムイオン濃度、ひいては溶液のpHを決定するために使用できます。

ヒドロニウムイオンの濃度とシアン化水素の0.15モル溶液のpHは、その平衡発現とICEテーブルを使用して計算できます。

シアン化水素酸、ヒドロニウム、およびシアン化物の初期および平衡状態の濃度は、各分子の初期濃度、変化濃度、および平衡濃度を示す表で表すことができます。

平衡に達するために、反応物の初期濃度は、生成物の初期濃度がそれらのモル比に従って増加するにつれて減少します。反応物および生成物の濃度のこの変化は、xで表される。

式中の平衡濃度を K_a に代入すると、x x x を 0.15 から x を除いた値が得られます。

多くの弱酸では、解離量であるxは、初期濃度の0.15モルと比較して非常に小さい可能性があります。0.15からxを引いた値は約0.15と想定できます。

方程式が解かれると、x は 8.6 × ^10-6 モルに等しくなります。

近似値 0.15 から x を引いた値 0.15 は、x が 0.15 モルの 5% 未満である場合にのみ有効です。ここで、x は 0.15 モルの 0.0057% であるため、この近似は有効です。

したがって、ヒドロニウムの濃度は8.6 × ^10-6モルです。pHを決定するには、ヒドロニウムイオン濃度の負の対数を取ります。これを解くと、0.15 Mの青酸溶液のpHは5.07であることがわかります。

溶液のpHは、弱酸のKAを決定するために使用できます。

例えば、酢酸は水に溶解すると部分的にヒドロニウムイオンと酢酸イオンに解離します。酢酸のKAは、ヒドロニウムイオン濃度に酢酸イオン濃度を掛けたものを酢酸の濃度で割った値として表すことができます。

0.20モル酢酸溶液のpHが2.72の場合、そのヒドロニウム濃度は1.9 × ^10-3モルであると計算できます。

ICEテーブルは、酢酸、ヒドロニウムイオン、および酢酸イオンの初期濃度と平衡濃度から構築できます。

有効数字を使用すると、0.20 から 1.9 × ^10-3 は基本的に 0.20 に等しくなります。平衡値を K_a 式に代入すると、K_{a は} 1.8 × 10⁻⁵ に等しくなります。