Obliczanie pH i stopni dysocjacji

[Magda1234]

a.
Oblicz stopień dysocjacji i pH:
I.roztworu HCl o stężeniu 0,1 mol/dm3 ( to mocny kwwas zatem dysocjuje w 100%?) czyli alfa=1? jesli tak to potrafie obliczyć to pH)
II.wody w temperaturze 25oC
III.kwasu octowego (pKa= 4,75) o stężeniu 0,1 mol/dm3 (wogole nie wiem jak)
IV.kwasu octowego o stężeniu 0,001 mol/dm3 (jesli tutaj rówzniez korzysta się w pKa i ktoś pomoce z poprzednim punktem no to oczywiscie poradze sobie)
b.
Oblicz, przy jakim stężeniu kwas octowy miałby stopień dysocjacji równy przynajmniej 0,9, czylizachowywałby się „prawie jak mocny kwas” no tu juz wogole magia jak dla mnie

[mmmichal]

We wszystkich zadaniach będę stosować takie oznaczenia:
ALFA = x/C₀
gdzie:
ALFA - stopień dysocjacji, x - stężenie cząsteczek zdysocjowanych [mol/dm³], C₀ - początkowe stężenie substancji (stężenie wszystkich cząsteczek wprowadzonych do roztworu)

I.roztworu HCl o stężeniu 0,1 mol/dm3 ( to mocny kwwas zatem dysocjuje w 100%?) czyli alfa=1? jesli tak to potrafie obliczyć to pH)

Tak, HCl zdysocjuje całkowicie, więc
ALFA = x/C₀ = [H₃O⁺]/C₀ = 0,1/0,1 = 1

[mmmichal]

II.wody w temperaturze 25oC

W czystej wodzie w 25^OC iloczyn jonowy wody (czyli uproszczona stała dysocjacji, wystarczająco dokładna do naszych obliczeń) wynosi:
K = [H₃O⁺]*[OH^-] = 10^-7*10^-7 = 10^-14

Z iloczynu jonowego bieżesz stężenie H₃O⁺, a jak już je znasz, to pH jest oczywiste. Znasz też stężenie cząsteczek zdysocjowanych:
x = [H₃O⁺]= 10^-7 mol/dm³

Do policzenia ALFY potrzebne jest jeszcze początkowe stężenie wody w wodzie. Brzmi dziwnie, ale liczy się zwyczajnie, jak stężenie molowe każdej innej substancji w wodzie:
C₀ = n/V
w 1 dm³ wody znajduje się 1 dm³ wody, czyli 55,56 mola, więc C₀ =55,56 mol/dm³

Podstawiasz do wzoru na ALFĘ i powinno wyjść 1,8*10^-9 (1,8*10^-7 %)

[Magda1234]

Dzięki za odpowiedz. A co z następnymi punktami?
Mi wyszło w III alfa=1,3% a pH=2,88.
Natomiast jeśli chodzi o punkt IV to hm.nie mozna skorzystaż ze wzoru skróconego.a delta wychodzi ujemna?

Natomiast podpunkt Bkorzystać ze wzoru skrócanego czy normalnego bo w normalnym mamy 1,18 x 10^-6 a skrócony 1,18 x 10^-5.

[Magda1234]

Nie sorki delta wyszła dodatnia juz wiem wszytsko w tym punkcie.

Jedynie co z punktem B?

[mmmichal]

b.
Oblicz, przy jakim stężeniu kwas octowy miałby stopień dysocjacji równy przynajmniej 0,9, czylizachowywałby się „prawie jak mocny kwas” no tu juz wogole magia jak dla mnie

Natomiast podpunkt Bkorzystać ze wzoru skrócanego czy normalnego bo w normalnym mamy 1,18 x 10^-6 a skrócony 1,18 x 10^-5.

Rozumiem, że do obliczeń korzystasz z prawa rozcieńczeń Ostwalda i pytasz, czy korzystać ze wzoru skróconego, czy nie. W żadnym wypadku nie ze wzoru skróconego! Stosujemy go wtedy, gdy stopień dysocjacji jest mniejszy niż 0,05 (5 %) lub c/K większe lub równe 400. Czyli wtedy, gdy bardzo mało cząsteczek dysocjuje i początkowe stężenie cząsteczek niezdysocjowanych prawie się nie zmienia. A tu przecież mamy do czynienia ze stopniem dysocjacji, który ma wynieść przynajmniej 0,9 (90 %), czyli prawie wszystkie cząsteczki zdysocjują (więc początkowe stężenie cząsteczek kwasu octowego bardzo zmaleje!).

Tak czy inaczej, dziwią mnie wyniki, które otrzymujesz: 1,18*10^-6 lub 1,18*10^-5. Jak to wyliczyłaś? Według mnie powinno wyjść C₀ = 2,2*10^-6 Nasze wyniki różnią się niewiele, więc może jakoś inaczej policzyłaś K?

pK_a = -log₁₀K_a = 4,75 == K = 10^-4,75 = 1,8*10^-5
ALFA = 0,9
C₀ = ?

[mmmichal]

Przy okazji proponuję rozwiązać to zadanie samodzielnie wyprowadzając wzór. Przyda się do innych zadań, do których nie będzie gotowego wzoru. Poza tym sądzę, że łatwiej po czymś takim zrozumieć, kiedy można stosować uproszczenia, a kiedy nie.

Zapisujemy równanie reakcji oraz stężenia substatów i produktów przed, w trakcie i po dysocjacji:

- Przed dysocjacją stężenie cząsteczek wynosiło C₀, natomiast jonów nie było wcale, więc ich stężenia wynoszą 0.
- Podczas dysocjacji powstało C₀*ALFA jonów CH₃COO^- i tyle samo H₃O⁺, czyli w naszym przypadku stanowi to 90% (0,9) początkowego stężenia. Ubyło tyle samo cząsteczek kwasu octowego ile przybyło każdego z jonów.
- Po dysocjacji stężenie każdego z jonów jest równe C₀*ALFA (czyli 0,9C₀). Końcowe stężenie cząsteczek kwasu octowego obliczamy, odejmując od początkowego stężenia to, co ubyło podczas dysocjacji: C₀ - C₀*ALFA (w naszym przypadku jest to 10% początkowego stężenia - skoro 90% cząsteczek zdysocjowało, to 10% pozostało niezdysocjowanych, możemy to zapisać jako 0,1C₀)

Wartości z ostatniego wiersza tabelki wpisujemy do wzoru na stałą dysocjacji:

Otrzymujemy taki sam wzór, jaki wynika z prawa rozcieńczeń Ostwalda.
Jeśli przyjmiesz, że stężenie cząsteczek niezdysocjowanych praktycznie się nie zmieni, czyli
C₀ - C₀*ALFA = ~ C₀
i wstawisz C₀ w miejsce [CH3COOH], to otrzymasz uproszczony wzór. Oczywiście takie uproszczenie w przypadku tego zadania jest błędem.