pH silných kyselin a zásad

Z WikiSkript

Při výpočtu pH je nutné vždy uvažovat, co je v daném prostředí zdrojem oxoniových kationtů.

Silné jednosytné kyseliny[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

U silných jednosytných kyselin probíhá disociace podle rovnice

\mathrm{HA} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{A}^{-} + \mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}.

Pro výpočet předpokládáme:

  • látkové množství \mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+} bude podle výše uvedené rovnice stejné jako \mathrm{A}^{-}, což vzhledem k totožnému objemu platí i pro koncentraci, tedy [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] = [\mathrm{A}^{-}];
  • všechna kyselina se – neboť je kyselinou silnou – přemění na \mathrm{A}^{-} a \mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}, proto označíme [\mathrm{A}^{-}] její koncentraci, tedy [\mathrm{A}^{-}] = c_{\mathrm{HA}}

Odvodíme tedy:

\mathrm{pH} = -\log\ [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] = -\log\ [\mathrm{A}^{-}] = -\log\ c_{\mathrm{HA}},

a pro výpočet pH dostáváme vzorec

\mathrm{pH} = -\log\ c_{\mathrm{HA}}.

Silné jednosytné zásady[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

U silných jednosytných zásad probíhá disociace podle rovnice

\mathrm{BOH} + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{B}^{+} + \mathrm{OH}^{-} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}

Předpokládáme, stejně jako silných jednosytných kyselin, že:

  • látkové množství, resp. koncentrace, hydroxidových iontů a vzniklého \mathrm{B}^{+} je podle výše uvedené chemické rovnice stejné, tedy [\mathrm{OH}^{-}] = [\mathrm{B}^{+}];
  • disociace probíhá úplně, tedy [\mathrm{B}^{+}] = c_{\mathrm{BOH}}.

Výpočet je tedy analogický, musíme si jen uvědomit, že na rozdíl od kyselin není zásada zdrojem oxoniových kationtů, ale oxoniové kationty z prostředí odebírá (viz teorie kyselin a zásad), proto dosadíme z rovnice pro iontový součin vody:

  • [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] = \frac{K_w}{[\mathrm{OH}^{-}]}

a z těchto předpokladů odvodíme:

\mathrm{pH} = -\log\ [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] = -\log\ \frac{K_w}{[\mathrm{OH}^{-}]} = \log\ [\mathrm{OH}^{-}] - \log K_w = \log\ [\mathrm{B}^{+}] - \log K_w = \log c_{\mathrm{BOH}} -\log K_w.

Při 25 °C pH spočítáme podle vzorce

\mathrm{pH} = 14 + \log\ c_{\mathrm{BOH}}.

Silné dvousytné kyseliny[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Silné dvousytné kyseliny disociují podle rovnice

\mathrm{H}_2\mathrm{A} + 2\ \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{A}^{2-} + 2\ \mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+},

předpokládáme tedy:

  • úplnou disociaci, tedy c_{\mathrm{H}_2\mathrm{A}} = [\mathrm{A}^{2-}];
  • ovšem látkové množství oxoniových kationtů a látkové množství vzniklého \mathrm{A}^{2-} je – na rozdíl od jednosytných kyselin – v poměru 1:2, tedy [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] = 2 \cdot c_{\mathrm{H}_2\mathrm{A}}.

Z toho odvodíme \mathrm{pH} = -\log\ [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] = -\log\ [\mathrm{A}^{2-}] = -\log (2 \cdot c_{\mathrm{H}_2\mathrm{A}}) = -\log 2 - \log c_{\mathrm{H}_2\mathrm{A}}

a pH spočítáme podle vzorce

 \mathrm{pH} = - \log\ c_{\mathrm{H}_2\mathrm{A}} - \log\ 2.

Silné dvousytné zásady[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

U silných dvousytných zásad probíhá disociace podle rovnice

\mathrm{B(OH)}_2 + \mathrm{H}_2\mathrm{O} \rightarrow \mathrm{B}^{2+} + 2\ \mathrm{OH}^{-} + \mathrm{H}_2\mathrm{O}

jako u jednosytných zásad a dvousytných kyselin předpokládáme:

  • úplnou disociaci, tedy c_{\mathrm{B(OH)}_2} = [\mathrm{B}^{2+}];
  • koncentrace vzniklého \mathrm{B}^{2+} a koncentrace hydroxidových aniontů je v poměru 1:2, tedy [\mathrm{OH}^{-}] = 2 \cdot [\mathrm{B}^{2+}], podle předchozího předpokladu navíc [\mathrm{OH}^{-}] = 2 \cdot c_{\mathrm{B(OH)}_2}
  • hydroxidové anionty odčerpávají z prostředí oxoniové kationty, [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] = \frac{K_w}{[\mathrm{OH}^{-}]}.

Poté odvodíme

- \log [\mathrm{H}_3\mathrm{O}^{+}] =- \log \frac{K_w}{[\mathrm{OH}^{-}]} = \log\ [\mathrm{OH}^{-}] - \log K_w = \log (2 \cdot c_{\mathrm{B(OH)}_2}) - \log K_w = \log 2 + \log\ c_{\mathrm{B(OH)}_2} - \log K_w

a pH při 25 °C se spočítá podle vzorce

\mathrm{pH} = 14 + \log 2 + \log\ c_{\mathrm{B(OH)}_2}.


Odkazy[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]

Související články[✎ upravit | ☲ editovat zdroj]