Come si determina il pH da pKa?

Discuterò come determinare pH dato #"pKa"# per acido monoprotico, che è un acido che dona solo un protone per molecola quando viene posto in soluzione acquosa.

L'equazione generale per un acido monoprotico in soluzione acquosa è

#HA_((aq)) rightleftharpoons H_(aq)^(+) + A_(aq)^(-)#

Se hai a che fare con a bufferizzare, allora hai a che fare con un acido debole. In questo caso, il Equazione di Henderson-Hasselbalch può portarti direttamente da #"pKa"# alla soluzione pH (supponendo che tu conosca il concentrazioni dell'acido debole e la sua base coniugata)

#pH = pKa + log(([A^(-)])/([HA]))#

Se non hai a che fare con un buffer, devi usare il costante di dissociazione acida, #"K"_a#, per aiutarti a determinare il pH della soluzione. In questo caso, è necessario determinare #[H^(+)]# al fine di determinare il pH, poiché

#pH = -log([H^(+)])#

È possibile derivare il valore della costante di dissociazione acida #"pKa"#

#K_a = 10^("-pKa")#

Per un acido forte, #"pKa" <1# e #"K"_a>1# ; gli acidi forti si dissociano completamente in soluzione acquosa, quindi #[H^(+)]# = #[HA]#, che significa

#pH = -log([HA])#

Se hai a che fare con un acido debole, devi usare il Tavolo ICE metodo (altro qui: http://en.wikipedia.org/wiki/RICE_chart). La concentrazione iniziale dell'acido è #C#, Così

......#HA rightleftharpoons H^(+) + A^(-)#
I: ...... C ......... 0 ......... 0
C: ... (- x) ......... (+ x) ...... (+ x)
E: .. (Cx) ....... (x) ....... (x)

Ricordate che #"K"_a# è definita come

#K_a = ([H^(+)] * [A^(-)])/([HA])#, il che significa che otterrai

#K_a = (x * x)/(C-x) = x^(2)/(C-x)#

A questo punto, l'unico sconosciuto che avrai di solito è #x#; risolvere per #x# e scegli il soluzione positiva (ricordatelo #x# rappresenta la concentrazione di #H^(+)# e #A^(-)#, quindi deve essere un numero positivo).

Come risultato, #[H^(+)] = x => pH = -log([H^(+)])#