Обчислення рН для одноосновних кислот і однокислотних основ

1. Сильні одноосновні кислоти, дисоціюють на йони повністю, наприклад HCl:

тому С_М(Н⁺) = С_М(HCl) і рН = -lgС_{М кислоти}.

2. Сильні однокислотні основи (луги), також дисоціюють на йони повністю, наприклад, :

L

тому С_М(ОН^-) = С_М(NaOH) і рОН = -lg С_{М лугу}, а рН = 14-рОН.

3. Для слабких одноосновних кислот процес дисоціації є оборотним, наприклад:

L

де С_М(Н⁺) ­ С_М(СН₃СООН), а С_М(СН₃СОО^-) = С_М(Н⁺).

Константа дисоціації для ацетатної кислоти дорівнює:

,

або

якщо підставити в вираз замість С_М(СН₃СОО^-) рівну їй С_М(Н⁺).

Якщо α - ступінь дисоціації, то Н⁺ = С_М(СН₃СОО^-) = С_Мα, а молярна концентрація недисоційованої ацетатної кислоти дорівнює:

.

Підставимо це значення в вираз константи дисоціації і одержимо:

Якщо , то

звідки .

Тоді

Замінимо на , тоді

.

4. Для однокислотної основи, наприклад NH₂OH, процес дисоціації також оборотний:

L

Виконавши аналогічні розрахунки, одержимо:

.

(див.таблицю 11).

Для вимірювання рН існують різні методи. Наближено можна визначити рН за допомогою спеціальних реактивів-індикаторів. Індикатори – це слабкі органічні кислоти або основи, які мають різне забарвлення недисоційованих молекул і йонів. Наприклад,

L (а)

L (б)

За принципом Ле Шательє в кислому середовищі в системі (а) рівновага зсувається вліво, в лужному – вправо, в системі (б) – нав-паки. В результаті зсуву рівноваги відбувається зміна забарвлення. Найбільш поширені індикатори – метиловий оранжевий, фенол-фталеїн, лакмус та ін. Лакмус і фенолфталеїн належать до слабких органічних кислот, а метиловий оранжевий – до слабких основ.

Таблиця 12

Область переходу та характерне забарвлення індикаторів

Індикатор	Інтервал переходу рН	Зміна забарвлення
Метиловий оранжевий	3,1 – 4,4	Червоний – оранжевий – жовтий
Лакмус	5,0 – 8,0	Червоний –фіолетовий – синій
Фенолфталеїн	8,2 – 10,0	Безбарвний – блідо малиновий - малиновий

Метиловий оранжевий при рН 3,1 червоний, при рН 4,4 – жовтий, а в інтервалі рН 3,1 – 4,4 змінює забарвлення від червоного до жовтого. Цей проміжок називається областю переходу або інтервалом індикатора. Лакмус змінює забарвлення від червоного до синього в інтервалі рН 5,0 – 8,0; а фенолфталеїн від безбарвного до малинового в інтервалі 8,2 – 10,0. Найбільш універсальний – лакмус. Цим індикатором можна визначити і кисле, і лужне, і нейтральне середовище.

З точністю до одиниці можна визначити рН за допомогою універсального індикатора (суміш індикаторів), а з точністю до 0,01 – приладом рН –метром.

Дата добавления: 2015-05-24