32. Ce relatie permite calcularea pH-ului unei solutir
daca cunoastem constante ale unui acid slab si
sarea acestuia cu o baza tare
Răspunsuri la întrebare
Răspuns:
Este un caz de hidroliza unei sări provenite dintr-un acid slab monoprotic și o bază tare, de exemplu: acetat de sodiu. pH-ul este alcalin.
La aceste săruri numai anionul (care provine din acidul respectiv) este activ acido-bazic, fiind baza conjugată mai tare a acidului care l-a produs. El reacționează cu apa (hidrolizează) și se reface cuplul acid-baza conjugată. Reacția chimică are loc cu stabilirea unui echilibru chimic, caracterizat de o Ka, respectiv Kb/anion, baza conjugată.
Deducerea relației matematice pentru calcularea pH-ului, la hidroliza acestui tip de sare, B A
-avem sare BA,
unde:
-B⁺= cationul, provenit de la baza tare BOH. El este acidul conjugat slab al acestei baze
-A⁻ = anionul, provenit de la acidul slab HA (Ka≥10⁻³ aprox). El este baza conjugată mai tare a lui HA. Este activ acido bazic, fiindcă reacționează cu apa.
Reacțiile chimice ce au loc la dizolvarea lui BA în apă sunt rezumate la:
-disocierea lui BA sub acțiune apei:
B A aq ↔ B+aq + A⁻aq (1)
sare cation(de la BOH) anion (de la HA)
-ionizarea apei, autoprotoliza:
H-OH + H-OH ↔ H₃O⁺ + OH⁻, Kw=1.10⁻¹⁴ f( temperatură) (2)
-reacția dintre anionul activ și apă, hidroliza:
A⁻ + H-OH ⇄ HA + OH⁻ Echilibrul chimic are Kh (3)
baza conjugată.... .........acid conjugat
Echilibrul dominant este 3.
Constanta de hidroliză, Kh este egală cu constanta de ionizare a anionului Kb:
Kh=Kb=C m HA. C m OH⁻/ C A⁻ = 1.10⁻¹⁴ / Ka HA (4)
Kh=C² m OH⁻/ C m s (5)
unde:
Cm OH⁻= concentrația molară a ionului la momentul stabilirii echilibrului chimic (mol/L)
C m s= concentrația molară a sării la momentul stabilirii echilibrului chimic(mol/L.
Fiindcă se consideră disocierea sării, că este totală, rezultă că:
n moli de A⁻ format= n moli de sare
C m A⁻= C m s
Din relația 2, dacă înlocuim Cm OH⁻ cu relația matematică pentru C m H⁺:
Kw= C m OH⁻.Cm H⁺=(10⁻⁷)² (6)
și apoi introducem relația matematică pentru Ka,
Rezultă relația pentru calcularea Cm H⁺ în soluția acestui tip de sare:
Cm H⁺ =√K w. Ka /Cs (7)
pH=-lg C m H(+) este mai mare decât 7, este alcalin!
Relația se aplică, dacă:
-soluția de sare nu este diluată (Cm mai mică decât 10⁻⁶ M)
-Kb a anionului A este mai mare decât Kw.
Astfel trebuie să ținem cont la calcule de ionizarea apei, care aduce un aport de OH⁻.
Observație
Dacă avem sarea acidă, BHA, care provine de la un acid slab, poliprotic și o bază tare(BOH), anionul HA(-) este un amfolit, deci se comportă ca un acid și ca o bază.
La calcularea pH-ului soluției trebuie să ținem cont de constantele de ionizare a acidului, în trepte.
Pentru un acid diprotic, avem o relație:
C m H⁺ =√(Ka1.Ka2.Cs + Ka1 Kw)/ Cs+Ka1
dacă Ka1 este mai mică decît Cs și Ka1.Kw este mai mică decât Ka1.Ka2.Cs
atunci relația devine:
C m H(+) = √Ka1.Ka2
Am notat cu Cm = concentrația molară (C M)