Calcola il # "pH" # di # 10 ^ -8 # # "M" # # "HCl" #?

Questa è una domanda molto interessante perché mette alla prova la tua comprensione di cosa significhi avere un equilibrio dinamico andando avanti in soluzione.

Come sapete, acqua pura subisce auto-ionizzazione formare ioni idronio, #"H"_3"O"^(+)#e anioni di idrossido, #"OH"^(-)#.

#color(purple)(2"H"_2"O"_text((l]) rightleftharpoons "H"_3"O"_text((aq])^(+) + "OH"_text((aq])^(-)) -># very important!

A temperatura ambiente, il valore dell'acqua costante di ionizzazione, #K_W#, è uguale a #10^(-14)#. Questo significa che hai

#K_W = ["H"_3"O"^(+)] * ["OH"^(-)] = 10^(-14)#

Poiché le concentrazioni di ioni idronio e idrossido sono pari per acqua pura, avrai

#["H"_3"O"^(+)] = sqrt(10^(-14)) = 10^(-7)"M"#

The pH di acqua pura sarà così

#color(blue)("pH" = - log(["H"_3"O"^(+)]))#

#"pH" = - log(10^(-7)) = 7#

Ora supponiamo che tu stia lavorando con a #"1.0-L"# soluzione di acqua pura e ne aggiungi alcuni #10^(-8)"M"# soluzione di acido cloridrico.

Per semplificare i calcoli, supponiamo che il volume Rimane invariato dopo aver aggiunto questa soluzione di acido cloridrico.

L'acido cloridrico è a acido forte, il che significa che si dissocia completamente per formare ioni idronio e anioni cloruro.

#"HCl"_text((aq]) + "H"_2"O"_text((l]) -> "H"_3"O"_text((aq])^(+) + "Cl"_text((aq])^(-)#

Dal momento che hai un #1:1# rapporto molare tra l'acido e gli ioni idronio, avrai

#["H"_3"O"^(+)] = ["HCl"] = 10^(-8)"M"#

La cosa più importante in assoluto da realizzare ora è quella di aggiungere acido all'acqua pura non interrompe l'acqua di reazione di auto-ionizzazione!

L'acqua si auto-ionizzerà ancora per produrre pari concentrazioni di ioni idrossido e idrossido. Tuttavia, dovresti aspettarti effettivamente l'eccesso di ioni idronio diminuire il numero di moli di ioni prodotte dalla reazione di autoionizzazione.

Diciamo quello Dopo che l'acido è stato aggiunto, l'auto-ionizzazione dell'acqua produce #x# talpe di ioni idronio e #x# moli di ioni idrossido. Si può dire che

#(x + 10^(-8)) * x = 10^(-14)#

Qui #(x + 10^(-8))# rappresenta la concentrazione di equilibrio di ioni idronio e #x# rappresenta la concentrazione di equilibrio degli ioni idrossido.

Ricorda, stiamo usando a #"1.0-L"# campione, così sono le talpe e la concentrazione intercambiabile.

Riorganizzare questa equazione per risolvere #x#

#x^2 + 10^(-8)x - 10^(-14) = 0#

Questa equazione quadratica produrrà due valori per #x#. Da #x# rappresenta la concentrazione, devi scegliere il uno positivo

#x = 9.51 * 10^(-8)#

Pertanto, sarà la concentrazione di equilibrio degli ioni idronio

#["H"_3"O"^(+)] = 10^(-8) + 9.51 * 10^(-8) = 1.051 * 10^(-7)"M"#

Il pH della soluzione sarà quindi

#"pH" = - log(1.051 * 10^(-7)) = color(green)(6.98)#

E ricorda, il pH di un soluzione acida può mai, mai, Be superiore di #7#!