15.8: Słabe rozwiązania bazowe

Niektóre związki wytwarzają jony wodorotlenkowe po rozpuszczeniu w reakcji chemicznej z cząsteczkami wody. We wszystkich przypadkach związki te reagują tylko częściowo i dlatego są klasyfikowane jako słabe zasady. Tego typu związki występują również obficie w przyrodzie i są ważnymi surowcami w różnych technologiach. Na przykład światowa produkcja amoniaku o słabej zasadzie wynosi zwykle znacznie ponad 100 ton metrycznych rocznie, będąc szeroko stosowanym jako nawóz rolniczy, surowiec do syntezy chemicznej innych związków oraz aktywny składnik domowych środków czyszczących. Po rozpuszczeniu w wodzie amoniak reaguje częściowo, dając jony wodorotlenkowe, jak pokazano tutaj:

Jest to z definicji reakcja kwasowo-zasadowa, w tym przypadku polegająca na przeniesieniu jonów H⁺ z cząsteczek wody do cząsteczek amoniaku. W typowych warunkach tylko około 1% rozpuszczonego amoniaku występuje w postaci jonów NH₄⁺.

Obliczanie stężeń jonów wodorotlenkowych i pOH w roztworze słabej zasady

Znajdź stężenie jonów wodorotlenkowych, pOH i pH 0,25 M roztworu trimetyloaminy, słabej zasady:

Tabela ICE dla tego systemu to

Podstawienie składników stężenia równowagowego do wyrażenia K_b daje

Zakładając, że x << 0,25 i rozwiązując dla x plonów,

Wartość ta jest mniejsza niż 5% początkowego stężenia (0,25), więc założenie jest uzasadnione.

Jak określono w tabeli ICE, x jest równe stężeniu równowagowemu jonów wodorotlenkowych:

Oblicza się, że pOH wynosi

Korzystanie z relacji;

pozwala na obliczenie pH:

Oznaczanie K_b na podstawie pH

Jeśli pH 0,28 M roztworu etyloaminy (_C2H₅NH₂) wynosi 12,10, to jakie jest jego K_b?

Aby obliczyć K_b etyloaminy, najpierw należy oznaczyć pH i stężenie jonów wodorotlenkowych. Ponieważ pH wynosi 12,10, pH można obliczyć w następujący sposób:

Ponieważ pOH wynosi 1,90, stężenie jonów wodorotlenkowych w roztworze można obliczyć za pomocą wzoru

Tabela ICE może być skonstruowana dla tego systemu w następujący sposób

Ponieważ 0,0126 M to 4,5% z 0,28 M, 0,28 − 0,0126 można uznać za prawie równe 0,28 M zgodnie z regułą 5%.

Po podstawieniu powyższych wartości w wyrażeniu na K_b etyloaminy,

Ten tekst jest zaadaptowany z Openstax, Chemia 2e Sekcja 4.2: Klasyfikacja reakcji chemicznych i 14.3 Względne siły kwasów i zasad.