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15.7:

약산 용액

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시안화 수소산과 같은 약산은 물 분자에 양성자를 기증하고 하이드로늄 이온을 생성하기 때문에 브뢴스테드산입니다. 약산은 산 해리 상수인 Ka에 따라 물에서 부분적으로 해리되며 이는 시안화 수소산의 경우 4.9 10⁻¹⁰입니다. 시안화 수소산의 경우 Ka는 하이드로늄의 농도와 시안화 이온의 농도를 곱하고 시안화 수소산의 농도로 나눈 값과 같습니다.산 해리 상수 Ka를 사용하여 약산성 용액에서 하이드로늄 이온 농도와 결과적으로 용액의 pH를 결정할 수 있습니다. 하이드로늄 이온의 농도와 0.15 몰 시안화 수소산 용액의 pH는 평형식과 ICE 표를 사용하여 계산할 수 있습니다. 초기 상태에서 그리고 평형 상태에서 시안화 수소산, 하이드로늄, 그리고 시안화물의 농도는 각각의 분자의 초기 농도, 변화된 농도, 평형 농도를 보여주는 표에서 나타낼 수 있습니다.평형에 도달하기 위해 몰 비율에 따라 생성물의 초기 농도가 증가할 때 반응물의 초기 농도는 감소합니다. 반응물과 생성물에서 농도 변화는 x로 표시됩니다. Ka의 식에 평형 농도를 대입하고 x 곱하기 x를 0.15로 나누고 x를 뺍니다.많은 약산에서 해리의 양인 x는 초기 농도인 0.15 몰에 비해 매우 작을 가능성이 있습니다. 0.15 빼기 x는 약 0.15로 가정할 수 있습니다. 방정식을 풀면 x는 8.6 10⁻⁶ 몰과 같습니다.근사치인 0.15 빼기 x는 0.15와 같으며 x가 0.15 몰의 5%미만인 경우에만 유효합니다. 여기서 x는 0.15 몰의 0.0057 퍼센트이므로 이 근사치는 유효합니다. 따라서 하이드로늄의 농도는 8.6 10⁻⁶ 몰입니다.pH를 결정하기 위해 하이드로늄 이온 농도의 마이너스 로그를 취합니다. 이를 풀면 0.15 몰농도 히드록시아니산 용액의 pH가 5.07임을 알 수 있습니다. 용액의 pH는 약산의 Ka를 결정하는 데 사용될 수 있습니다.예를 들어 아세트산은 물에 용해될 때 부분적으로 하이드로늄 이온과 아세테이트 이온으로 해리됩니다. 아세트산의 K는 하이드로늄 이온 농도와 아세트 이온 농도를 곱하고 아세트 산의 농도로 나눈 값으로 표현할 수 있습니다. 0.20 몰의 아세트산 용액의 pH가 2.72일 경우 그것의 하이드로늄 농도를 계산할 수 있으며 이 값은 1.9 10⁻³ 몰입니다.ICE 표는 아세트산, 하이드로늄 이온 아세테이트 이온의 초기 농도 및 평형 농도로 구성될 수 있습니다. 유효 숫자를 사용하면 0.20 빼기 1.9 10⁻³는 기본적으로 0.20과 같습니다. Ka 식에 평형 값을 대입하면 Ka는 1.8 10⁻⁵와 같습니다.

15.7:

약산 용액

강한 산으로 작용하는 화합물은 거의 없습니다. 훨씬 더 많은 수의 화합물이 약한 산으로 행동하고 부분적으로만 물과 반응하여 용존 분자의 대부분을 원래 형태로 남기고 상대적으로 적은 양의 하이드로늄 이온을 생성합니다. 약한 산은 일반적으로 자연에서 발생, 부분적으로 감귤류 과일의 짜릿한 맛에 대 한 책임 물질 되 고, 벌레 물린의 쏘는 감각, 그리고 신체 냄새와 관련 된 불쾌 한 냄새. 약한 산의 친숙한 예는 식초의 주요 성분인 아세트산입니다.

Eq1

위의 방정식에서 이중 화살표를 사용하면 이 프로세스의 부분 반응 측면을 나타냅니다. 일반적인 조건하에서 물에 용해될 때, 아세트산 분자의 약 1%만이 이온화된 형태로 존재하며, CH3COO.

하이드로늄 이온 농도 및 약한 산용액의 pH 계산

포믹산, HCO2H는 일부 개미 물린 및 찌르기에 신체의 반응을 일으키는 하나의 자극제입니다. 포름산0.534-M 용액의 하이드로늄 이온과 pH의 농도는 무엇입니까?

Eq2

이 시스템의 ICE 테이블은

HCO2H (aq) H3O+ (aq) HCO2 (아크)
초기 농도(M) 0.534 ~0 0
변경(M) -x +x +x
평형 농도 (M) 0.534 – x

평형 농도 용어를 K로대체하면표현이

Eq3

상대적으로 큰 초기 농도와 작은 평형 상수는 x가 0.534보다 훨씬 작다는 단순화 가정을 허용하므로 방정식은

Eq4

x 수율방정식 해결

Eq5

x가 0.534에 비해 작다는 가정을 확인하려면 상대 크기를 추정할 수 있습니다.

Eq6

x는 초기 농도의 5% 미만이기 때문에 가정이 유효합니다. ICE 테이블에 정의된 바와 같이 x는 하이드로늄 이온의 평형 농도와 같습니다.

Eq7

마지막으로, pH는

Eq8

pH로부터 KA의 결정

아산화산의 0.0516 M 용액의 pH, HNO2는2.34이다. 그것의 Ka는 무엇입니까?

Eq9

제공된 아질산 농도는 정식 농도이며, 용액에서 확립될 수 있는 화학적 평형을 고려하지 않는다. 이러한 농도는 ICE 테이블 접근 방식을 사용하여 평형 계산을 위한 “초기” 값으로 처리됩니다. 하이드로늄 이온의 초기 값은 물의 자가화로 인해 H3O+의 작은 농도가 존재하기 때문에 제로로 나열됩니다 (1 × 10-7 M) 많은 경우에, 이 농도는 문제의 산 (또는 기지)의 이온화에 의해 생성된 것보다 훨씬 적고 소홀히 할 수 있습니다.

제공된 pH는 아산화질소의 산 이온화로 인한 하이드로늄 이온 농도의 로그자리움 측정제이므로 ICE 테이블에 대한 “평형” 값을 나타냅니다.

Eq1

이 시스템의 ICE 테이블은 다음과 같은 것입니다.

 HNO2 (aq) H3O+ (aq) NO2 (아크)
초기 농도(M) 0.0516 ~0 0
변경(M) -0.0046 +0.0046 +0.0046
평형 농도 (M) 0.0470 0.0046 0.0046

마지막으로 테이블의 데이터를 사용하여 평형 상수값을 계산합니다.

Eq11

이 텍스트는 Openstax, 화학 2e, 섹션 4.2: 화학 반응을 분류하고 열탁세, 화학 2e,14.3 산및 기지의 상대적 강점에서 채택됩니다.