Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, 566 01 Vysoké Mýto
Výpočty pH roztoků kyselin a zásad
pH silných jednosytných kyselin a zásad. Pro výpočty se uvažuje, že silné kyseliny a zásady jsou úplně disociovány. Tedy platí, že molární koncentrace iontů H3O+I a molární koncentrace kyseliny si jsou rovny. Při výpočtu pak dosazujeme do vztahu pro výpočet pH za koncentraci iontů H3O+I přímo koncentraci kyseliny. [H3O+I]=[HA]
Pro silné zásady platí, že molární koncentrace iontů OH-I a molární koncentrace zásady si jsou rovny. Při výpočtu pak dosazujeme do vztahu pro výpočet pOH za koncentraci iontů OH-I přímo koncentraci zásady. pH pak vypočítáme ze vztahu pH=14 – pOH. [OH-I]=[BOH]
Příklad 1. Jaké pH bude mít roztok, který vznikl rozpuštěním 22,4 dm3 plynného chlorovodíku ve vodě a doplněním roztoku na objem 10 dm3. Výpočet molární koncentrace kyseliny.
V 22,4 n 1mol Vm 22,4
n 1 c 0,1mol / dm 3 V 10
Výpočet pH
pH log[ H 3 O I ] log0,1 1 pH roztoku bude 1.
Příklad 2. Z 5g čistého hydroxidu sodného byly připraveny 3dm3 vodného roztoku. Jaké pH měl roztok? Výpočet molární koncentrace hydroxidu
n
m 5 0,125molu M 40
Výpočet pOH a pH
pOH log[ OH I ] log[ 0,0416] 1,38 pH 14 pOH 14 1,38 12,62 Roztok měl pH 12,62.
c
n 0,125 0,0416mol / dm 3 V 3
pH silných , vícesytných kyselin a zásad Pro silné, vícesytné kyseliny už neplatí, že se molární koncentrace oxoniových kationtů a molární koncentrace kyseliny rovnají. Musíme vycházet ze stechiometrie rovnice disociace kyseliny ve vodě. Například silná, dvojsytná kyselina sírová disociuje do dvou stupňů a z jedné molekuly se uvolní dva oxoniové kationty. H2SO4
+
2H3O+I
2H2O
+
SO4-II
Molární koncentrace oxoniových kationtů je dvakrát větší než molární koncentrace kyseliny. [H3O+I]=2[HA]
Obdobně pro silné, vícesytné zásady se nebude koncentrace hydroxidových aniontů rovnat koncentraci zásady. Ba(OH)2
Ba+II
+
2OH-I
Molární koncentrace hydroxidu barnatého bude poloviční než molární koncentrace hydroxidových aniontů v roztoku. [OH-I]=2[BOH]
Příklad 3. 0,5g 50% kyseliny sírové bylo zředěno na objem 1dm3. Jaké bude pH takto připraveného roztoku? Výpočet koncentrace připraveného roztoku kyseliny m w s mr
c
m 0,5 s 0,5
m s 0,25g
n 0,00255 0,00255mol / dm 3 V 1
Výpočet koncentrace oxoniových kationtů [H3O+I]=2[HA]=2.0,00255=0,0051 mol/dm3 Výpočet pH roztoku pH=-log[H3O+I]=-log[0,0051]=2,29
pH připraveného roztoku bylo 2,29.
n
m 0,25 0,00255molu M 98
Výpočet koncentrace roztoku kyseliny nebo zásady ze známého pH roztoku Známe-li pH nebo pOH roztoku můžeme k výpočtu koncentrace oxoniových kationtů resp. hydroxidových aniontů použít inverzní funkci k funkci logaritmické. Je to funkce 10x . Při zadávání exponentu nesmíme zapomenout změnit znaménko. Příklad 4. Kolik cm3 2mol/dm3 roztoku hydroxidu draselného je třeba na přípravu 5dm3 jeho roztoku, má-li mít pH=12,8 ? Výpočet pOH pOH=14-pH=14-12,8=1,2 Výpočet molární koncentrace hydroxidových aniontů [OH-I]=10-1,2=0,063 mol/dm3 Výpočet hledaného objemu 2 molárního roztoku Protože látková množství KOH v obou roztocích se musí rovnat, můžeme psát C1.V1= C2.V2 2.V1=0,063.5 V1=0,1575 dm3 =157,5 cm3 Na přípravu je třeba 157,5 cm3.
Výpočet koncentrace slabých jednosytných kyselin a zásad Slabé kyseliny a zásady nejsou úplně disociovány. Větší část molekul zůstává nerozpadlá na ionty. Při výpočtu pH roztoků těchto látek se vychází z výrazu pro výpočet disociační konstanty. Rovnice disociace slabé kyseliny obecného vzorce HAc HAc
+
H2O
+
Ac-I
H O Ac I
Kd
H3O+I
3
I
HAc
Pro disociované molekuly platí, že molární koncentrace [H3O+I]=[Ac-I]. Úpravou dostáváme
výraz.
H O
I 2
Kd
3
HAc
Z výrazu vyjádříme koncentraci oxoniových kationtů.
H
Zlogaritmováním a vynásobením -1 dostáváme důležitý vzorec pro výpočet pH slabé kyseliny pH=-1/2 log Kd -1/2 log[HAc]
I O 3
K d HAc
Příklad 4. Jaké bude pH roztoku kyseliny octové, jestliže 100 cm3 jejího 0,6 molárního roztoku bylo použito na přípravu 1200 cm3 roztoku této kyseliny jejíž disociační konstanta je 1,75.10-5. Výpočet koncentrace roztoku kyseliny octové
n1=n2
c1.V1= c2.V2
0,6.0,1=c2 .1,2
Výpočet pH 0,05 molárního roztoku kyseliny octové pH=-1/2 log Kd -1/2 log[CH3COOH]=2,378 + 0,65=3,03 pH 0,05 molárního roztoku kyseliny octové bude 3,03.
c2=0,05 mol/dm3
Příklad 5.
Jaké bude pH 0,1 molárního roztoku amoniaku, jestliže je jeho disociační konstanta Kb=1,77.10-5. Výpočet pOH roztoku amoniaku pOH=-1/2 log Kb -1/2 log[NH4OH]=2,376 + 0,5=2,88 Výpočet pH roztoku amoniaku pH=14 – pOH= 14- 2,88= 11,12 pH 0,1 molárního roztoku amoniaku bude 11,12.
Použitá literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. 3., přeprac. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2005, 240 s. ISBN 80-7182-055-51. ŠRÁMEK, Vratislav a Ludvík KOSINA. Obecná a anorganická chemie. 2. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2000, 262 s. ISBN 80-718-2099-7. MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie: sbírka příkladů pro studenty středních škol. Vyd. 1. Brno: Proton, 2001, 146 s. ISBN 80-902-4022-4.
Registrační číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0951
Šablona
III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT
Autor
Ing. František Paseka
Název materiálu / Druh
18. Výpočty pH roztoků kyselin a zásad
Ověřeno ve výuce dne
28. 05. 2013
Předmět
Chemie
Ročník
První
Klíčová slova
pH silných jednosytných kyselin a zásad, pH silných vícesytných kyselin a zásad, pH slabých kyselin a zásad.
Anotace
První část snímků se věnuje výpočtům pH silných jednosytných kyselin a zásad. Následují snímky s výpočtem pH silných vícesytných kyselin a zásad. Je ukázán i opačný postup výpočtu koncentrace kyseliny ze známého pH roztoku. Poslední snímky se zabývají výpočty pH slabých kyselin a zásad. Na snímcích je vždy proveden teoretický rozbor typu úlohy a potom následují příklady výpočtů.
Metodický pokyn
Prezentace je určena jako výklad do hodiny i jako materiál určený k samostudiu.
Počet stran
13
Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora.
