pH からイオン化率を計算する方法

溶液のpHは、その溶液に存在する水素イオンまたは陽子の尺度です。酸は陽子供与体であるため、日常的に言えば、「強酸」(つまり、陽子を供与する傾向が高い酸) を含む溶液は「より酸性」であると言えます。特定の濃度の強力な酸 HCl である塩酸からなる溶液は、同程度の濃度の酢酸または普通の酢を含む溶液よりも「より酸性」になります。化学的に言えば、これは塩酸のpHが低いためです.

解離していない酸を図式的に HA と書くか、溶液中のその成分を H+ (陽子) と A- (酸の共役) と書くことができます。たとえば、アリ毒に含まれるギ酸は HCOOH ですが、その成分は H+ と COOH- です。重要なのは、この比較的弱い酸が溶液に溶解すると、3 つの分子すべてがさまざまな比率で存在することです。酸が陽子を放出する程度は、それがイオン化される程度であり、これはその Ka として知られる酸の特性の関数です。 、オンラインまたは書籍の表で見つけることができます。

次の方法で、pH を指定して酸のイオン化率を計算できます:

ステップ 1:pH を [H+] に変換する

pH は -log [H+] として定義されます。[H+] は溶液中の陽子の濃度 (モル/リットル)、つまりモル濃度です。

たとえば、ギ酸の 0.1 M 溶液の pH が 2.5 の場合、この値を pH 方程式に代入できます。

2.5 =-ログ [H+]

[H+] =1 ÷ 10 =0.00316 M =3.16 × 10 mol/L =3.16 mmol/L

ステップ 2:[HA] を決定する

より強い酸の場合、Ka が必要になります 方程式を解くための酸の:

Ka =[H+][A-] ÷ ([HA] - [H+])

前述のように、Ka を調べることができます 明示的に自分で計算する代わりに、多くの一般的な酸の値。

しかし、これらの問題の大部分が存在する弱酸の場合、[H+] =[A-] であり、([HA] - [H+]) は [HA] に非常に近くなります。したがって、[HA] に提供されている溶液のモル濃度 (この場合は 0.10) を使用するだけです。

ステップ 3:イオン化率を計算する

これは [H+]/[HA] × 100、またはこのギ酸溶液の場合、

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

=3.16 %