Comment calculer le pH d'un acide faible
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Le calcul du pH d'un acide faible est un peu plus compliqué que la détermination du pH d'un acide fort car les acides faibles ne se dissocient pas complètement dans l'eau. Heureusement, la formule de calcul du pH est simple. Voici ce que vous faites.
Points clés à retenir: pH d'un acide faible
- Trouver le pH d'un acide faible est un peu plus compliqué que de trouver le pH d'un acide fort car l'acide ne se dissocie pas complètement en ses ions.
- L'équation du pH est toujours la même (pH = -log [H+]), mais vous devez utiliser la constante de dissociation acide (Kune) pour trouver [H+].
- Il existe deux méthodes principales de résolution de la concentration en ions hydrogène. L'une concerne l'équation quadratique. L'autre suppose que l'acide faible se dissocie à peine dans l'eau et se rapproche du pH. Lequel vous choisissez dépend de la précision avec laquelle vous avez besoin de la réponse. Pour les devoirs, utilisez l'équation quadratique. Pour une estimation rapide en laboratoire, utilisez l'approximation.
pH d'un problème d'acide faible
Quel est le pH d'une solution d'acide benzoïque 0,01 M?
Donné: acide benzoïque Kune= 6,5 x 10-5
Solution
L'acide benzoïque se dissocie dans l'eau sous forme de:
C6H5COOH → H+ + C6H5ROUCOULER-
La formule pour Kune est:
Kune = [H+] [B-] / [HB]
où:
[H+] = concentration de H+ des ions
[B-] = concentration d'ions de base conjugués
[HB] = concentration de molécules d'acide non dissociées
pour une réaction HB → H+ + B-
L'acide benzoïque dissocie un H+ ion pour chaque C6H5ROUCOULER- ion, donc [H+] = [C6H5ROUCOULER-].
Soit x la concentration de H+ qui se dissocie de HB, alors [HB] = C - x où C est la concentration initiale.
Entrez ces valeurs dans le Kune équation:
Kune = x · x / (C -x)
Kune = x² / (C - x)
(C - x) Kune = x²
x² = CKune - xKune
x² + Kunex - CKune = 0
Résoudre pour x en utilisant l'équation quadratique:
x = [-b ± (b² - 4ac)½] / 2a
x = [-Kune + (Kune² + 4CKune)½] / 2
** Remarque ** Techniquement, il existe deux solutions pour x. Comme x représente une concentration d'ions en solution, la valeur de x ne peut pas être négative.
Entrez des valeurs pour Kune et C:
Kune = 6,5 x 10-5
C = 0,01 M
x = -6,5 x 10-5 + [(6,5 x 10-5) ² + 4 (0,01) (6,5 x 10-5)]½ / 2
x = (-6,5 x 10-5 + 1,6 x 10-3) / 2
x = (1,5 x 10-3) / 2
x = 7,7 x 10-4
Trouver le pH:
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (7,7 x 10-4)
pH = - (- 3,11)
pH = 3,11
Répondre
Le pH d'une solution d'acide benzoïque 0,01 M est de 3,11.
Solution: méthode rapide et sale pour trouver un pH acide faible
La plupart des acides faibles se dissocient à peine en solution. Dans cette solution, nous avons trouvé que l'acide n'était dissocié que de 7,7 x 10-4 M. La concentration d'origine était de 1 x 10-2 ou 770 fois plus forte que la concentration en ions dissociés.
Les valeurs de C - x seraient alors très proches de C pour sembler inchangées. Si nous substituons C à (C - x) dans le Kune équation,
Kune = x² / (C - x)
Kune = x² / C
Avec cela, il n'est pas nécessaire d'utiliser l'équation quadratique pour résoudre x:
x² = Kune· C
x² = (6,5 x 10-5) (0,01)
x² = 6,5 x 10-sept
x = 8,06 x 10-4
Trouver le pH
pH = -log [H+]
pH = -log (x)
pH = -log (8,06 x 10-4)
pH = - (- 3,09)
pH = 3,09
Notez que les deux réponses sont presque identiques avec seulement 0,02 différence. Notez également que la différence entre le x de la première méthode et le x de la deuxième méthode n'est que de 0,000036 M. Pour la plupart des situations de laboratoire, la deuxième méthode est "assez bonne" et beaucoup plus simple.
Vérifiez votre travail avant de signaler une valeur. Le pH d'un acide faible doit être inférieur à 7 (non neutre) et il est généralement inférieur à la valeur d'un acide fort. Notez qu'il existe des exceptions. Par exemple, le pH de l'acide chlorhydrique est de 3,01 pour une solution à 1 mM, tandis que le pH de l'acide fluorhydrique est également faible, avec une valeur de 3,27 pour une solution à 1 mM.
Sources
- Bates, Roger G. (1973). Détermination du pH: théorie et pratique. Wiley.
- Covington, A. K .; Bates, R. G .; Durst, R. A. (1985). "Définitions des échelles de pH, valeurs de référence standard, mesure du pH et terminologie associée". Pure Appl. Chem. 57 (3): 531-542. doi: 10.1351 / pac198557030531
- Housecroft, C. E .; Sharpe, A. G. (2004). Chimie inorganique (2e éd.). Prentice Hall. ISBN 978-0130399137.
- Myers, Rollie J. (2010). "Cent ans de pH". Journal of Chemical Education. 87 (1): 30-32. doi: 10.1021 / ed800002c
- Miessler G. L .; Tarr D .A. (1998). Chimie inorganique (2e éd.). Prentice Hall. ISBN 0-13-841891-8.
