Příklad 15

Vypočtěte pH roztoku sody , je-li c(Na₂CO₃) = 2 · 10^-2 mol l^-1       

K_a1(H₂CO₃) = 4,45 · 10^-7

K_a2(H₂CO₃) = 4,69 · 10^-11

po disociaci Na₂CO₃ se ionty CO₃^2- chovají jako dvojsytná zásada

Řešení:  Tato sůl slabé kyseliny ve vodě zcela disociuje na sodné kationty (Na⁺ nemá vliv na rovnováhy - neuvažujeme jej dále) a CO₃^2- ionty, které se chovají jako dvojsytná slabá zásada:

CO₃^2-   +   H₂O   =  HCO₃^-   +    OH^-            lze popisovat pomocí disociační konstanty zásady K_b1 či pomocí disociační konstanty příslušné konjugované kyseliny K_a2 , neboť  K_a2 = K_V/K_b1

HCO₃^-   +   H₂O   =  H₂CO₃   +   OH^-          lze popisovat pomocí disociační konstanty zásady K_b2 či pomocí disociační konstanty příslušné konjugované kyseliny K_a1 , neboť  K_a1 = K_V/K_b2

číselný index u příslušných konstant vyjadřuje stupeň disociace, tedy např.  K_b1 značí disociaci zásady (ve skutečnosti jde protonizaci) do 1. stupně, tedy přijmutí prvního protonu

CO₃^2-   +   H₂O   =  HCO₃^-   +    OH^-

a K_a2 značí disociaci kyseliny do druhého stupně, tedy odštěpení druhého protonu z původně H₂CO₃, tedy odštěpení protonu z HCO₃^-

HCO₃^-   +   H₂O   =  CO₃^2-  +   H₃O⁺

je tedy vidět, že existuje vztah mezi K_b1 a K_a2 a to K_a2 = K_V/K_b1, neboť obě reakce mají společné modře označené částice

Ačkoliv se jedná o dvojsytnou slabou zásadu, tak vzhledem k velikostem disociačních konstant je splněn tento vztah 1000 · K_b2 < K_b1 a zmíněnou dvojsytnou slabou zásadu lze považovat za slabou jednosytnou zásadu

Rada: Pokud nevíme jaký vztah pro výpočet daného příkladu zvolit - není to například zřetelné ze zadání, volíme vždy to nejjednodušší a tedy nejpragmatičtější řešení - volba nejjednoduššího vztahu. Od toho příkladu již nebude přezkoumávána platnost aproximací. Budeme volit ty nejjednodušší vztahy a věřit, že aproximace jsou oprávněné.

  pH = ½ (pK_v + pK_a2 + log c(B))

z tohoto vztahu dostáváme

pH = ½ (14 - log (4,69 · 10^-11 ) + log c (2 · 10^-2)) = 11,31