염 용액의 pH 결정

염 용액의 pH는 음이온과 양이온 성분에 의해 결정됩니다. pH 중성 음이온과 하이드로늄 이온 생성 양이온을 포함하는 염은 pH 7 미만의 용액을 형성합니다. 예를 들어 질산암모늄(NH_4NO^3) 용액에서 NO_3^- 이온은 물과 반응하지 않는 반면 NH_4^+ 이온은 하이드로늄 이온을 생성합니다. 결과적으로 산성 용액이 생성됩니다. 대조적으로, pH 중성 양이온과 수산화물 이온 생성 음이온을 포함하는 염은 pH가 7보다 큰 용액을 형성합니다. 예를 들어 불화나트륨(NaF) 용액에서 Na^+는 pH 중성이지만 F^-는 다음을 생성합니다. 수산화물 이온을 생성하여 염기성 용액을 형성합니다. 강산 또는 강염기의 반대 이온은 pH 중성이며 이러한 반대 이온에 의해 형성된 염은 pH가 7인 중성 용액을 형성합니다. 예를 들어 KBr에서 K^+ 양이온은 불활성이며 pH에 영향을 미치지 않습니다. 브롬화물 이온은 강산의 짝염기이므로 염기 강도는 무시할 수 있습니다(염기 이온화는 감지할 수 없음). 용액은 중성입니다.

일부 염에는 산성 양이온과 염기성 음이온이 모두 포함되어 있습니다. 용액의 전반적인 산도 또는 염기도는 양이온과 음이온의 상대적 강도에 의해 결정되며, 이는 K_a와 K_b를 사용하여 비교할 수 있습니다. 예를 들어, NH_4F에서 NH_4^+ 이온은 산성이고 F^- 이온은 염기성(약산성 HF의 공액염기)입니다. 두 이온화 상수를 비교하면 NH_4^+의 K_a는 5.6 × 10^−10이고 F−의 K_b는 1.6 × 10^−11이므로 K_a > K_b이므로 용액은 산성입니다.

산성 염 용액의 pH 계산

아닐린은 염료 제조에 사용되는 아민입니다. 이는 약염기 아닐린과 염산의 반응으로 제조된 염인 염화아닐리늄([C_6H_5NH_3^+]Cl)으로 분리됩니다. 0.233M 염화아닐리늄 용액의 pH는 얼마일까요?

아닐리늄 이온의 K_a는 짝염기인 아닐린의 K_b에서 파생됩니다.

제공된 정보를 사용하여 이 시스템에 대한 ICE 테이블이 준비됩니다.

이러한 평형 농도 항을 K_a 식으로 대체하면 다음과 같습니다.

x << 0.233이라고 가정하면 방정식이 단순화되어 x에 대해 해결됩니다.

ICE 테이블은 x를 하이드로늄 이온 몰농도로 정의하므로 pH는 다음과 같이 계산됩니다.

[Al(H_2O)_6]^3+의 가수분해

완전히 용해되어 용액에 수화된 알루미늄 이온 [Al(H_2O)_6]^3+이 생성되는 0.10M 염화알루미늄 용액의 pH를 계산해 보세요.

반응식과 K_a는 다음과 같습니다.

제공된 정보가 포함된 ICE 테이블은 다음과 같습니다.

평형 농도에 대한 식을 이온화 상수에 대한 방정식으로 대체하면 다음과 같은 결과가 나옵니다.

x << 0.10이라고 가정하고 단순화된 방정식을 풀면 다음이 제공됩니다.

ICE 표에서는 x를 하이드로늄 이온 농도와 동일하게 정의하므로 pH는 2.92로 계산되며 용액은 산성입니다.

이 문서는 에서 발췌되었습니다   Openstax, Chemistry 2e, Section 14.4: Hydrolysis of Salts.