Seminář - Protolytické rovnováhy I
_______________________ pH silných kyselin a zásad, pH slabých kyselin _______________________
Příklad 8
Jaké pH má roztok vzniklý zředěním 30 ml roztoku NaOH o c(NaOH) = 0,50 mol l-1 na 250 ml?
chová se jako silná zásada
řešení:
c(OH)nová = (0,030 · 0,50) / 0,250 = 6,0 · 10-2 mol l-1
pOH = -log ( 6,0 · 10-2 ) = 1,22 a pH je tedy 14 - 1,22 = 12,78
Výsledné pH je 12,78
Příklad 9
Bylo smícháno 150 ml vodného roztoku kyseliny chlorovodíkové o pH 3,62 a 150 ml vodného roztoku téže kyseliny o pH 4,70. Jaké bude výsledné pH směsi?
chová se jako silná kyselina
řešení: hodnoty pH nelze sečíst (jsou to logaritmy, takže jejich součet by představoval součin koncentrací H+, vypočteme tedy nejprve koncentraci iontů H+ v obou roztocích)
[H+]1 = 10-3,62 = 2,399 · 10-4 mol l-1 a [H+]2 = 10-4,70 = 1,995 · 10-5 mol l-1
výsledná koncentrace [H+] = 150(2,399 · 10-4 + 1,995 · 10-5) / 300 = 1,299 · 10-4 mol l-1
pH = -log (1,299 · 10-4) = 3,89
Výsledné pH směsi je 3,89
Příklad 10
Do nádoby se 100 litry destilované vody jsme přidali 1 ml roztoku HCl o koncentraci 1,00 mol l-1. Jak se změní pH v nádobě?
chová se jako silná kyselina
řešení:
Vcelkový = 100 + 1 · 10-6 litrů, V1 = 1 · 10-6 , c1 = 1,00 mol l-1
Koncentrace kyseliny po zředění sto litry je natolik nízká, že již nelze zanedbávat autoprotolýzu vody a musíme použít přesné řešení ve formě kvadratické rovnice. Dosazením do přesného řešení dostáváme
Zanedbání autoprotolýzy vody by v tomto případě vedlo (výpočet dle vztahu pH = –log c) k na první pohled nesmyslnému výsledku pH = 8 !!!
Původní hodnota pH v nádobě byla 7 a po přídavku
kyseliny došlo ke změně na 6,97.
Příklad 11
Jsou dány disociační konstanty kyseliny octové (Ka = 1,75 · 10-5) a kyseliny chloroctové (Ka = 1,36 · 10-3).
a) Srovnejte pH obou roztoků, jestliže látková
koncentrace obou kyselin je 0,01
mol/l,
b) Srovnejte stupně disociace
obou kyselin při této koncentraci,
c) Jaké musí být koncentrace
obou kyselin, aby oba roztoky měly pH = 3,0?
Zanedbejte autoprotolýzu vody (v řešení označeno jako „aprox1“) i disociaci slabé kyseliny (v řešení označeno jako „aprox2“).
chová se jako slabá kyselina
Příklad 12
Roztok silné kyseliny (HCl) a roztok slabé kyseliny (CH3COOH) o c = 0,01 mol l-1 (ad a) byl naředěn vodou (ad b) a poté bylo postupně přidáno malé množství NaOH (ad c) a malé množství HCl (ad d). Vypočítejte pH
a) původních roztoků kyselin a vypočítejte také
stupeň disociace obou kyselin,
b) po desetinásobném naředění roztoku dané kyseliny vodou a vypočítejte
také stupeň disociace obou kyselin,
c) roztoku vzniklého smísením 100,0 ml roztoku kyseliny zředěného v bodě
b) s 6,0 ml roztoku NaOH o c(NaOH) = 0,01 mol l-1,
Ka(CH3COOH) = 1,75 · 10-5
Při výpočtu zanedbejte autoprotolýzu vody i disociaci slabé kyseliny.
Příklad 13
Vypočtěte pH roztoku kyseliny citronové, jejíž koncentrace je 0,002 mol l-1.
pKa1 = 3,15 pKa2 = 4,77 pKa3 = 6,40