15.9: Смеси кислот

PH раствор, содержащего кислоту, можно определить с помощью постоянной диссоциации кислоты и ее исходной концентрации. Если раствор содержит две разные кислоты, то его pH можно определить одним из нескольких способов в зависимости от относительной силы кислот и их констант диссоциации.

Смесь сильной кислоты и слабой кислоты

В смеси сильной кислоты и слабой кислоты сильная кислота полностью диссоциируется и становится источником почти всех ионов гидрония, присутствующих в раствор. В отличие от этого, слабая кислота проявляет частичную диссоциацию и производит концентрацию гидрония в пренебрежимый. Высокая концентрация ионов гидрония, образуемых сильной кислотой, еще больше снижает диссоциацию слабой кислоты. Это происходит потому, что, согласно принципу Ле Чателье – “когда химическая система в равновесии нарушена, система смещается в направлении, которое минимизирует возмущение”. Избыточные ионы гидрония, производимые сильной кислотой, нарушают равновесие, и, таким образом, реакция будет двигаться в обратном направлении до тех пор, пока не будет установлено равновесие. Это приводит к уменьшению диссоциации слабой кислоты. Из-за этого снижения pH смеси сильной и слабой кислоты может быть рассчитан только на основе концентрации сильной кислоты. Например, pH смеси с равной концентрацией соляной кислоты (HCl), сильной кислоты и формальной кислоты (HCHO₂), слабой кислоты, можно определить только по концентрации HCl. Если концентрация HCl в смеси составляет 0.0020 м, его pH можно рассчитать следующим образом.

Здесь концентрация ионов гидрония, производимого HCHO₂ и автоионизация воды, составляет пренебрежимый, и поэтому ее можно игнорировать.

Смесь двух слабых кислот с различными константами диссоциации

В смеси из двух слабых кислот pH смеси будет определяться более сильной кислотой, если ее константа диссоциации значительно выше, чем более слабая кислота. Например, в смеси с равной концентрацией закиси азота (HNО₂) и гипохлорозной кислоты (HClO) HNО₂ будет основным определяющим фактором pH смеси, так как ее Ka (4.6 × 10^-4) примерно в 10,000 раз выше Ка (2.9 × 10^-8) HClO. Согласно принципу Ле Чателье, HClO показывает снижение диссоциации в присутствии HNО₂.