15.9: Mieszaniny kwasów

Mixtures of Acids
JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Mixtures of Acids
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

19,317 Views

03:27 min
September 24, 2020

pH roztworu zawierającego kwas można określić za pomocą jego stałej dysocjacji kwasu i jego początkowego stężenia. Jeśli roztwór zawiera dwa różne kwasy, to jego pH można określić za pomocą jednej z kilku metod w zależności od względnej mocy kwasów i ich stałych dysocjacji.

Mieszanina mocnego kwasu i słabego kwasu

W mieszaninie mocnego kwasu i słabego kwasu mocny kwas dysocjuje całkowicie i staje się źródłem prawie wszystkich jonów hydroniowych obecnych w roztworze. Natomiast słaby kwas wykazuje częściową dysocjację i wytwarza znikome stężenie jonów hydroniowych. Wysokie stężenie jonów hydroniowych wytwarzanych przez mocny kwas dodatkowo zmniejsza dysocjację słabego kwasu. Dzieje się tak, ponieważ zgodnie z zasadą Le Chateliera – “Gdy układ chemiczny w stanie równowagi zostaje zakłócony, układ przesuwa się w kierunku, który minimalizuje zakłócenie”. Nadmiar jonów hydroniowych wytwarzanych przez mocny kwas zaburza równowagę, a zatem reakcja będzie przebiegać w odwrotnym kierunku, aż do ustalenia równowagi. Prowadzi to do zmniejszenia dysocjacji słabego kwasu. Z powodu tego spadku pH mieszaniny mocnego i słabego kwasu można obliczyć tylko na podstawie stężenia mocnego kwasu. Na przykład pH mieszaniny o równym stężeniu kwasu solnego (HCl), mocnego kwasu i kwasu mrówkowego (HCHO2), słabego kwasu, można określić tylko na podstawie stężenia HCl. Jeżeli stężenie HCl w mieszaninie wynosi 0,0020 M, jego pH można obliczyć w następujący sposób.

Eq1

W tym przypadku stężenie jonów hydroniowych wytwarzanych przez HCHO2 i autojonizację wody jest znikome, a zatem można je zignorować.

Mieszanina dwóch słabych kwasów o różnych stałych dysocjacji

W mieszaninie dwóch słabych kwasów pH mieszaniny zostanie określone przez silniejszy kwas, jeśli jego stała dysocjacji jest znacznie wyższa niż słabszego kwasu. Na przykład w mieszaninie o równym stężeniu kwasu azotawego (HNO2) i kwasu podchlorawego (HClO), HNO2 będzie głównym wyznacznikiem pH mieszaniny, ponieważ jego Ka (4,6 × 10−4) jest około 10 000 razy wyższe niż Ka (2,9 × 10−8) HClO. Zgodnie z zasadą Le Chateliera, HClO wykazuje zmniejszoną dysocjację w obecności HNO2.