Tính toán pH cho các axít mạnh và yếu PH

Các giá trị pH cho các axít yếu và mạnh có thể tính xấp xỉ theo các giả thiết nhất định.

Theo Thuyết axit-bazơ Brønsted-Lowry, axít mạnh hay yếu hơn chỉ là khái niệm tương đối. Nhưng ở đây chúng ta định nghĩa axít mạnh là những loại mà có tính axít mạnh hơn ion hiđrônium (H3O+). Trong trường hợp đó phản ứng phân ly (chặt chẽ thì HX + H2O↔H3O++X- nhưng đơn giản hóa thành HX↔H++X-) diễn ra hoàn toàn, tức là không còn axít chưa phản ứng trong dung dịch. Vì thế sự hòa tan của axít mạnh HCl trong nước có thể biểu diễn như sau:

HCl(dd) → H+ + Cl-

Điều này có nghĩa là trong dung dịch 0,01 mol/L của HCl nó là xấp xỉ rằng ở đây có nồng độ 0,01 mol/L các ion hiđrô hòa tan. Từ trên đây ta có pH bằng: pH = −log10 [H+]:

pH = −log (0,01)

nó tương đương với 2.

Đối với các axít yếu, phản ứng phân ly không diễn ra hoàn toàn. Sự cân bằng đạt được giữa các ion hiđrô và gốc bazơ. Dưới đây chỉ ra sự cân bằng phản ứng của axít mêtanoic và các ion của nó:

HCOOH(dd) ↔ H+ + HCOO-

Cần thiết phải biết giá trị của hằng số cân bằng của phản ứng cho mỗi axít để có thể tính pH của nó. Trong ngữ cảnh pH, nó được gọi là hằng số axít (hằng số phân li của axít) nhưng được thực hiện theo cùng cách thức (xem cân bằng hóa học):

Ka = [ion hiđrô][ion axít] / [axít]

Đối với HCOOH, Ka = 1,6 × 10−4 (có tài liệu cho biết một số giá trị khác của Ka)

Khi tính toán pH của các axít yếu, thông thường người ta giả sử rằng nước không cung cấp bất kỳ ion hiđrô nào. Điều này đơn giản hóa tính toán và nồng độ cung cấp bởi nước, 1×10−7 mol, thông thường là không đáng kể.

Với dung dịch 0,1 mol/L axít mêtanoic (HCOOH), hằng số axít là tương đương với:

Ka = [H+][HCOO-] / [HCOOH]

Cho rằng lượng không biết trước của axít đã phân ly, [HCOOH] sẽ bị giảm đi bằng chính lượng này, trong khi [H+] và [HCOO-] mỗi thứ sẽ tăng bằng chính lượng này. Vì thế, [HCOOH] có thể thay thế bằng 0,1 − x, và [H+] và [HCOO-] có thể thay thế bằng x, cho ta phương trình sau:

1 , 6 × 10 − 4 = x 2 0 , 1 − x {\displaystyle 1,6\times 10^{-4}={\frac {x^{2}}{0,1-x}}}

Giải phương trình này ta có x là 3,9×10−3, nó là nồng độ của các ion hiđrô sau khi phân ly. Vì thế pH bằng −log(3,9×10−3), hay khoảng 2,4.

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: PH http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot_.html http://www.chembuddy.com/?left=BATE&right=dissocia... http://www.goldenkstar.com/ph-value-education-soft... http://www.morrisonlabs.com/ph_study_guide.htm http://hgic.clemson.edu/factsheets/HGIC1067.htm http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/Chemica... http://wordnet.princeton.edu/perl/webwn?s=ph http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85063427 http://cdiac.ornl.gov/oceans/co2rprt.html http://www.ecy.wa.gov/programs/eap/models.html