15.11: Определение pH солевых растворов

PH соли раствор определяется его компонентными анионами и катионами. Соли, содержащие нейтральные по pH анионы и ионообразующие гидроний катионы, образуют раствор с pH менее 7. Например, в нитрате аммония (NH4NО₃) раствор ионы NО₃^- не реагируют на воду, тогда как ионы NH₄⁺ производят ионы гидрония, образующие кислотный раствор.  В отличие от этого, соли, содержащие pH-нейтральные катионы, и анионы, производящие гидроксид, образуют раствор с pH больше 7. Например, в растворе фторида натрия (NaF) раствор Na⁺ нейтрален по pH, но F^- производит ионы гидроксида и образует основной раствор. Контраоны сильной кислоты или основание являются pH-нейтральными, а соли, образованные такими контраонами, образуют нейтральный раствор с pH равным 7. Например, в KBR катион K⁺ инертен и не влияет на pH. Ион бромистого вещества является конъюгатом основание сильной кислоты, и поэтому он имеет силу пренебрежимый основание (никакой заметной ионизации основание). раствор находится в нейтральном положении.

Некоторые соли содержат как кислый катион, так и основной анион. Общая кислотность или основность раствор определяется относительной силой катиона и аниона, которую можно сравнить с помощью Ка и Кбайт. Например, в NH4F ион NH₄⁺ является кислотным, а ион F- является основным (конъюгатный основание слабой кислоты HF). Сравнение двух констант ионизации: Ka of NH₄⁺ составляет 5.6 × 10^-10, а Kb of F^- 1.6 × 10^-11, поэтому раствор является кислотным, так как Ka > Kb.

Расчет pH кислой соли раствор

Анилин — это амин, который используется для изготовления красителей. Он изолирован как хлорид анилиния, [C6H5NH₃⁺]CL, соль, приготовленная в результате реакции слабого анилина основание и соляной кислоты. Что такое pH 0.233 M раствор хлорида анилиния?

Ка для иона анилиния выводится из Кбайт для его конъюгата основание, анилина:

С помощью предоставленной информации подготовлена таблица ICE для данной системы:

Подстановка этих равновесных терминов концентрации в выражение Ка дает

Предположим, что x << 0.233, уравнение упрощено и решено для x:  

В таблице ЛЬДА x определяется как молярность ионов гидрония, поэтому pH вычисляется как

Гидролиз [Al(H2O)₆]³⁺

Рассчитайте pH 0.10 M раствор хлорида алюминия, который полностью растворяется, чтобы дать гидрированный алюминиевый ион [Al(H2O)₆]³⁺ в раствор.

Уравнение для реакции и Ка:

Таблица ICE с предоставленной информацией составляет

Подстановка выражения для равновесных концентраций в уравнение для константы ионизации дает:

Предполагая x << 0.10 и решая упрощенное уравнение, можно:

Таблица ЛЬДА, определенная x как равная концентрации ионов гидрония, и таким образом, значение pH рассчитывается как 2.92, а раствор является кислотным.

Этот текст адаптирован из Openstax, Chemistry 2e, раздел 14.4: Гидролиз солей.

Солевые растворы могут быть кислыми, основными или нейтральными. Можно исследовать отдельные ионы, чтобы определить, будет ли pH его раствора ниже, выше или равным семи. Соли, содержащие катионы и анионы с нейтральным pH, образуют нейтральные растворы.

Эти соли состоят из противоположно заряженных ионов сильной кислоты и сильного основания. Чистый водный раствор нитрата калия будет иметь pH равный 7, поскольку ни калий, ни нитрат не обладают кислотными или основными свойствами. Соли, содержащие катион, являющийся противоположно заряженным ионом слабого основания, и анион, являющийся противоположно заряженным ионом сильной кислоты, будут иметь pH менее 7.

В растворе бромида аммония ионы бромида имеют нейтральный pH, тогда как ионы аммония являются кислыми и отдают протоны молекулам воды. Соли, содержащие катион, являющийся противоположно заряженным ионом сильного основания, и анион, являющийся противоположно заряженным ионом слабой кислоты, будут иметь pH более 7. В растворе ацетата натрия ионы натрия имеют нейтральный pH, тогда как ионы ацетата являются основными и принимают протоны от молекул воды.

Некоторые соли содержат катион и анион, которые являются противоположно заряженными ионами слабой кислоты и слабого основания соответственно. Раствор будет кислым, если Ka катиона больше, чем Kb аниона;основной, если Kb аниона больше, чем Ka катиона;или нейтрально, если Ka и Kb равны. В растворе нитрита аммония Ka для аммония выше, чем Kb для нитрит-ионов;следовательно, раствор будет кислым.

Точный pH раствора соли, содержащего кислотный или основной ион, можно определить с использованием константы диссоциации для сопряженной кислоты или основания этого иона. pH 0, 35 М раствора цианида натрия можно определить, рассчитав Kb цианида из Ka его сопряженной кислоты синильной кислоты и построив таблицу концентраций для определения равновесной концентрации. Поскольку катионы натрия не реагируют с водой, они не влияют на pH, и их можно не учитывать.

Напротив, ионы цианида принимают протоны от молекул воды и образуют гидроксид-ионы. Kb для цианид-ионов можно определить с помощью уравнения Ka, умноженного на Kb, равное Kw.Поскольку Ka для синильной кислоты составляет 4, 90 10⁻¹⁰, Kb для цианид-ионов составляет 2, 04 10⁻⁵. Kb равен концентрации синильной кислоты, умноженной на концентрацию гидроксид-ионов, деленной на концентрацию цианид-ионов.

Таблица концентраций может быть построена для выражения начальной и равновесной концентраций. Подставляя равновесные концентрации в выражение, Kb равно x, умноженному на x, деленному на 0, 35, что можно проверить позже с помощью правила 5%При решении уравнения получаем x равно 2, 7 10⁻³ моль. Поскольку x составляет всего 0, 77%от 0, 35 M, приближение 0, 35 минус x равно 0, 35.

pOH раствора можно рассчитать, взяв отрицательный логарифм из 2, 7 10⁻³ M, который равен 2, 57. pH раствора определяется с использованием уравнения pH плюс pOH, равного 14;следовательно, pH этого раствора цианида натрия составляет 11, 43.