Zwakke zure oplossingen

Een zwak zuur, zoals blauwzuur, is een Brønsted-zuur, omdat het een proton aan het watermolecuul afstaat en het hydronium-ion produceert. Een zwak zuur dissocieert gedeeltelijk in water volgens de zuurconstante Ka, die 4, 9 10⁻¹⁰ is voor blauwzuur. Voor blauwzuur is de Ka gelijk aan de concentratie van hydronium maal de concentratie van cyanide-ionen gedeeld door de concentratie van blauwzuur.

De zuurconstante, Ka, kan worden gebruikt om de hydronium-ionenconcentratie in een zwak zure oplossing te bepalen en bijgevolg de pH van de oplossing. De concentratie van hydronium-ionen en de pH van een 0, 15 molaire oplossing van blauwzuur kan worden berekend met behulp van de evenwichtsuitdrukking en een ICE-tabel. De concentraties van blauwzuur, hydronium en cyanide aanvankelijk en bij evenwicht kunnen worden uitgedrukt in een tabel die de begin-veranderings-en evenwichtsconcentraties van elk van de moleculen laat zien.

Om een evenwicht te bereiken, neemt de beginconcentratie van de reactanten af naarmate de beginconcentratie van de producten toeneemt volgens hun molaire verhoudingen. Deze verandering in de concentratie van de reactanten en producten wordt aangegeven met x. Het substitueren van evenwichtsconcentraties in de uitdrukking voor de Ka levert x maal x gedeeld door 0, 15 min x op.

In veel zwakke zuren is x, de mate van dissociatie, waarschijnlijk erg klein vergeleken met de beginconcentratie van 0, 15 molair. Van 0, 15 min x kan worden aangenomen dat deze ongeveer 0, 15 is. Als de vergelijking is opgelost, is x gelijk aan 8, 6 10⁻⁶ molair.

De benadering, 0, 15 minus x gelijk aan 0, 15, is alleen geldig als x minder is dan 5%van 0, 15 molair. Hier is x 0, 0057%van 0, 15 molair en daarom is deze benadering geldig. Daarom is de concentratie hydronium 8, 6 10⁻⁶ molair.

Om de pH te bepalen, neem je de negatieve log van de hydronium-ionenconcentratie. Als je dit oplost, blijkt dat de pH van de 0, 15 M blauwzuuroplossing 5, 07 is. De pH van een oplossing kan worden gebruikt om de Ka van een zwak zuur te bepalen.

Azijnzuur dissocieert bijvoorbeeld gedeeltelijk in hydronium-ionen en acetaationen wanneer het wordt opgelost in water. De Ka voor azijnzuur kan worden uitgedrukt als de hydronium-ionenconcentratie maal de acetaationenconcentratie gedeeld door de concentratie azijnzuur. Als de pH van een azijnzuuroplossing van 0, 20 molair 2, 72 is, kan de hydroniumconcentratie worden berekend, die 1, 9 10⁻³ molair is.

De ICE-tabel kan worden samengesteld uit de begin-en evenwichtsconcentraties van azijnzuur, hydronium-ionen en acetaationen. Als we significante cijfers gebruiken, is 0, 20 min 1, 9 10⁻³ in wezen gelijk aan 0, 20. Door de evenwichtswaarden in de Ka-uitdrukking te substitueren, is Ka gelijk aan 1, 8 10⁻⁵.