Bepaling van de pH van zoutoplossingen

Zoutoplossingen kunnen zuur, basisch of neutraal zijn. De individuele ionen kunnen worden onderzocht om te bepalen of de pH van de oplossing onder, boven of gelijk aan zeven zal zijn. Zouten die pH-neutrale kationen en anionen bevatten, vormen neutrale oplossingen.

Deze zouten zijn samengesteld uit de tegenionen van een sterk zuur en een sterke base. Een zuivere waterige oplossing van kaliumnitraat heeft een pH van 7, aangezien noch kalium noch nitraat zure of basische eigenschappen heeft. Zouten die een kation bevatten dat het tegenion is van een zwakke base en een anion dat het tegenion is van een sterk zuur, hebben een pH van minder dan 7.

In een oplossing van ammoniumbromide zijn de bromide-ionen pH-neutraal, terwijl de ammoniumionen zuur zijn en protonen afgeven aan de watermoleculen. Zouten die een kation bevatten dat het tegenion is van een sterke base en een anion dat het tegenion is van een zwak zuur, hebben een pH hoger dan 7. In een natriumacetaatoplossing zijn de natriumionen pH-neutraal, terwijl de acetaationen basisch zijn en protonen accepteren van de watermoleculen.

Sommige zouten bevatten een kation en een anion die respectievelijk tegenionen zijn van een zwak zuur en een zwakke base. De oplossing is zuur als de Ka van het kation groter is dan de Kb van het anion;basisch als de Kb van het anion groter is dan de Ka van het kation;of neutraal als de Ka en de Kb gelijk zijn. In een oplossing van ammoniumnitriet is de Ka voor ammonium hoger dan de Kb voor nitrietionen;daarom zal de oplossing zuur zijn.

De exacte pH van een zoutoplossing die een zuur of basisch ion bevat, kan worden bepaald met behulp van de constante voor het geconjugeerde zuur of de geconjugeerde base van dat ion. De pH van 0, 35 M natriumcyanide kan worden bepaald door de Kb cyanide uit de Ka van zijn geconjugeerde zuur blauwzuur te berekenen en een ICE-tabel op te stellen om de evenwichtsconcentratie te bepalen. Omdat natriumkationen niet reageren met water, hebben ze geen invloed op de pH en kunnen ze worden weggelaten.

Cyanide-ionen daarentegen accepteren protonen uit watermoleculen en genereren hydroxide-ionen. De Kb voor cyanide-ionen kan worden bepaald met behulp van de vergelijking Ka maal Kb is gelijk aan Kw.Aangezien de Ka voor blauwzuur 4, 90 10⁻¹⁰ is, is de Kb voor cyanide-ionen 2, 04 10⁻⁵. De Kb is gelijk aan de concentratie van blauwzuur maal de concentratie van hydroxide-ionen gedeeld door de concentratie van cyanide-ionen.

Een ICE-tabel kan worden geconstrueerd om de begin-en evenwichtsconcentraties uit te drukken. Door de evenwichtsconcentraties in de uitdrukking te vervangen, is Kb gelijk aan x keer x gedeeld door 0, 35, wat later kan worden geverifieerd met de 5%regel. Bij het oplossen van de vergelijking is x gelijk aan 2, 7 10⁻³ molair.

Omdat x slechts 0, 77%van 0, 35 M is, is de benadering 0, 35 min x gelijk aan 0, 35 geldig. De pOH van de oplossing kan worden berekend door de negatieve log van 2, 7 10⁻³ M te nemen, wat gelijk is aan 2, 57. De pH van de oplossing wordt bepaald met behulp van de vergelijking pH plus pOH is gelijk aan 14;daarom is de pH van deze natriumcyanide-oplossing 11, 43.