Oznaczanie pH roztworów soli

pH roztworu soli określa się za pomocą jego anionów i kationów składowych. Sole zawierające aniony o neutralnym pH i kationy wytwarzające jony hydroniowe tworzą roztwór o pH niższym niż 7. Na przykład w roztworze azotanu amonu (NH₄NO₃) jony NO₃⁻ nie reagują z wodą, podczas gdy jony NH₄⁺ wytwarzają jony hydroniowe, w wyniku czego powstaje kwaśny roztwór. Natomiast sole zawierające kationy o neutralnym pH i aniony wytwarzające jony wodorotlenkowe tworzą roztwór o pH większym niż 7. Na przykład w roztworze fluorku sodu (NaF) Na⁺ ma pH neutralne, ale F^– wytwarza jony wodorotlenkowe i tworzy roztwór zasadowy. Przeciwjony mocnego kwasu lub zasady mają pH neutralne, a sole utworzone przez takie przeciwjony tworzą obojętny roztwór o pH równym 7. Na przykład w KBr kation ^K+ jest obojętny i nie wpływa na pH. Jon bromkowy jest sprzężoną zasadą mocnego kwasu, a więc ma znikomą wytrzymałość zasady (brak znaczącej jonizacji zasady). Rozwiązanie jest neutralne.

Niektóre sole zawierają zarówno kation kwasowy, jak i anion zasadowy. Ogólna kwasowość lub zasadowość roztworu jest określana przez względną siłę kationu i anionu, które można porównać przy użyciu Ká i K_b. Na przykład w NH₄F jon NH₄⁺ jest kwaśny, a jon F⁻ jest zasadowy (sprzężona zasada słabego kwasu HF). Porównując dwie stałe jonizacji: K_a z NH₄⁺ wynosi 5,6 × 10⁻¹⁰, a K_b z F⁻ wynosi 1,6 × 10⁻¹¹, więc roztwór jest kwaśny, ponieważ K_a > K_b.

Obliczanie pH kwaśnego roztworu soli

Anilina to amina, która jest używana do produkcji barwników. Jest izolowany jako chlorek aniliny, [C₆H₅NH₃ ⁺] Cl, sól otrzymana w reakcji słabej zasady aniliny i kwasu solnego. Jakie jest pH 0,233 M roztworu chlorku anilinu?

K_a dla jonu anilinowego pochodzi od K_b dla jego sprzężonej zasady, aniliny:

Korzystając z podanych informacji, przygotowywana jest tabela ICE dla tego systemu:

Podstawienie tych składników stężenia równowagowego do wyrażenia K_a daje

Zakładając, że x << 0,233, równanie jest uproszczone i rozwiązane dla x:

Tabela ICE definiuje x jako molowość jonów hydroniowych, a więc pH jest obliczane jako

Hydroliza [Al(H2O)₆]³⁺

Obliczyć pH 0,10 M roztworu chlorku glinu, który całkowicie się rozpuszcza, dając uwodniony jon glinu [Al(H₂O)₆]³⁺ w roztworze.

Równanie reakcji i K_a to:

Tabela ICE z podanymi informacjami jest

Podstawienie wyrażeń dla stężeń równowagowych do równania stałej jonizacji daje:

Zakładając x << 0,10 i rozwiązując uproszczone równanie otrzymujemy:

Tabela ICE zdefiniowała x jako równe stężeniu jonów hydroniowych, a więc pH oblicza się na 2,92, a roztwór jest kwaśny.

Ten tekst jest adaptacją z Openstax, Chemia 2e, Sekcja 14.4: Hydroliza soli.