Η ασκήση στο άρθρο αυτό προέρχεται από το βιβλίο  «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» – Κ. Καλαματιανός.   Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

  https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks  

 Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

  

Η μεθοδολογία για ασκήσεις αυτού του τύπου δίνεται στην σελίδα 288 του βιβλίου.

Το βιβλίο διατίθεται στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης (Ιπποκράτους 6, Αθήνα) , Γρηγόρη (Σόλωνος 71, Αθήνα) ΕλευθερουδάκηςΠατάκης, Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), «Βιβλιοεπιλογή» Γ.Χ.  Αναστασάκης (Σόλωνος 110, Αθήνα) , Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα), ΒΕΡΓΙΝΑ, ΨΑΡΑΣ (Θεσ/νίκη), ΠΑΙΔΕΙΑ (Κανάρη 11, Λάρισα).

 

Άσκηση – Παράδειγμα  #2-29  

Nα υπολογισθεί το pH ρυθμιστικού διαλύματος οξικού οξέος CH3COOH 0,15 M και του άλατός του CH3COONa 0,5 M (δίνεται ka ≈ 10-5 και log3 ≈ 0,5 ) 

  Λύση:

A’ τρόπος:

Θα υπολογίσουμε το pH ακολουθώντας την Μεθοδολογία #5 – Mέθοδο Α αφού πρόκειται για περίπτωση ασθενούς ηλεκτρολύτη και άλατός του.

BHMA  ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑ ΣΗΜΕΙΩΣΗ
I   

 ΔΕΔΟΜΕΝΑ  [CH3COOH] = 0,15 M[CH3COOΝa ] = 0,5 Μ

ka ≈ 10-5

ΖΗΤΟΥΜΕΝΑ   pH = ;

 

Γράφουμε τα δεδομένα και τα ζητούμενα της άσκησης.
II  α) Οι σχέσεις που συνδέουν τα δεδομένα με τα ζητούμενα είναι: pH = -log[H+]   (1)                  β) Oι κύριες ουσίες στο διάλυμα είναι: CH3COOH (ασθενές οξύ) και το  CH3COOΝa το οποίο ιοντίζεται πλήρως σε Na+ (δεν αντιδρά με το νερό, δεν ενεργεί ούτε σαν οξύ ούτε σαν βάση) και CH3COO  (συμπεριφέρεται σαν βάση στην αντίδρασή του με το νερό, συζυγής βάση του οξέος CH3COOH) και το H2O (ασθενές οξύ, πολύ ασθενέστερο οξύ από το CH3COOH οπότε ο ιοντισμός του δεν επηρεάζει σημαντικά το pH του διαλύματος).γ) Η αντίδραση ιοντισμού του άλατος CH3COOΝa δίνεται από:           

  CH3COOΝa   →   CH3COO  +     Na+     (2)      

 -0,5 mol/ℓ                 +0,5 mol/ℓ    +0,5 mol/ℓ

Η αντίδραση ιοντισμού του CH3COOH στο νερό δίνεται από:

             CH3COOH   +   H2O             CH3COO  +  Η3Ο+  (3)

H (3) είναι η σημαντικότερη αντίδραση ισορροπίας η οποία καθορίζει το pH του διαλύματος στην άσκηση (ka ≈ 10-5).

Υπάρχει και η ισορροπία αυτοϊοντισμού του νερού η οποία γίνεται ταυτόχρονα αλλά η σταθερά ισορροπίας kw = 10-14 υποδηλώνει ότι το νερό είναι πολύ ασθενέστερo οξύ από τo CH3COOH και επομένως η αντίδραση αυτή δεν καθορίζει το pH στην συγκεκριμένη άσκηση.

δ) Έστω χ mol/ℓ από τo CH3COOH ιοντίζονται. Ο πίνακας με τις αρχικές και τελικές συγκεντρώσεις των ουσιών στην ισορροπία είναι:

               CH3COOH   +   H2O  CH3COO      +      Η3Ο+      (3)

Αρχικά 0,15 Μ 0,5 Μ     [1] 0
Μεταβολή -x M +x           [2] +x M
Τελικά(στην xημική ισορροπία)  (0,15–x) M  (0,5+x) M  x M

 

ε) Για την σταθερά ιοντισμού της NH3 ισχύει:

ka = kCΗ3COOH = [CH3COO] . [Η3Ο+] / [CH3COOH] = 10-5        (4)

 III   Aπό την σχέση (4) και τις συγκεντρώσεις στην χημική ισορροπία από τον πίνακα:ka = kCΗ3COOH  = [CH3COO] . [Η3Ο+] / [CH3COOH]  =10-5   και ka = kCΗ3COOH = (0,5+x) . x / (0,15–x) =10-5    και επομένωςka = kCΗ3COOH = 0,5 . x / 0,15 = 10-5  και   x = [Η3Ο+] = 3 . 10-6 M     (5)

 Σημείωση: Το 0,5+x ≈ 0,5 και το 0,15-x ≈ 0,5 αφού ka/c = 10-5 /0,15 < 10-2

 IV    Eπομένως από την (1) και την (5)   έχουμε:pH = -log[H+] = -log(3.10-6) = -log3-log10-6 = -0,5-(-6) = 5,5

 

B’ τρόπος:

Θα υπολογίσουμε το pH ακολουθώντας την εξίσωση των Henderson-Hasselbalch. Η συγκέντρωση του οξέος και της συζυγούς βάσης στην ισορροπία μπορούμε να θεωρήσουμε ότι θα είναι περίπου ίδια με την αρχική καθώς το ka < 10-2. Οι βασικές προϋποθέσεις επομένως ισχύουν.

Εάν ελέγξουμε τις συγκεντρώσεις του οξέος και της συζυγούς βάσης στην ισορροπία στην επίλυση με τον Α′ τρόπο θα διαπιστώσουμε ότι πραγματικά είναι περίπου ίσες με τις αρχικές καθώς το x = 3 . 10-6 και επομένως [CH3COOH] = 0,15 – x = 0,15 – 3.10-6  ≈ 0,15.

pH = pka + log ([συζυγής βάση] / [οξύ]) = -log(10-5) + log (0,5 / 0,15) = 5 + 0,52  ≈ 5,5  

Όμοιες ασκήσεις:  141, 142 (περίπτωση που στο ρυθμιστικό διάλυμα το συζυγές ζεύγος είναι ασθενής βάση Β / συζυγές οξύ ΒΗ+).

 

Όμοιες ασκήσεις: 194, 197


 [1]

Προέρχεται από τον ιοντισμό του CH3COOΝa (αντίδραση (2)).

 [2]

Προέρχεται από τον ιοντισμό του CH3COOH (αντίδραση (3)).

Advertisements