Back to chapter

15.9:

Mengsels van Zuren

JoVE Core
Química
É necessária uma assinatura da JoVE para visualizar este conteúdo.  Faça login ou comece sua avaliação gratuita.
JoVE Core Química
Mixtures of Acids

Idiomas

COMPARTILHAR

In een mengsel van een sterk zuur en een zwak zuur dissocieert het sterke zuur volledig en verhoogt het de concentratie van hydronium-ionen aanzienlijk, terwijl het zwakke zuur slechts gedeeltelijk dissocieert. Evenzo produceert in een mengsel van twee zwakke zuren het zuur dat relatief sterker is meer hydronium-ionen dan het zwakkere zuur. In beide gevallen wordt de dissociatie van het zwakkere zuur onderdrukt wanneer het in aanwezigheid van een sterker zuur is.Het principe van Le Châtelier legt uit dat de vorming van hydronium-ionen door het sterkere zuur het evenwicht verschuift naar de reactanten, waardoor de dissociatie van het zwakke zuur wordt verminderd. Zo wordt de pH van een mengsel van zuren voornamelijk bepaald door de concentratie van het sterkere zuur. In een mengsel dat bijvoorbeeld 0, 15 molair zoutzuur en 0, 30 molair blauwzuur bevat, produceert zoutzuur een sterk zuur een hydronium-ionenconcentratie van 0, 15 molair.Daarentegen valt blauwzuur een zwak zuur slechts gedeeltelijk uiteen. De concentratie van hydronium-ionen geproduceerd door blauwzuur kan worden berekend uit de zuurconstante Ka en een ICE-tabel. De beginconcentratie van hydronium-ionen is gelijk aan de beginconcentratie van zoutzuur, 0, 15 molair, en de beginconcentratie van cyanide-ionen is nul.De verandering in concentratie van hydronium-ionen en cyanide-ionen wordt aangegeven met x. Omdat x een relatief klein getal is, kan 0, 30 min x worden benaderd tot 0, 30, en 0, 15 plus x kan worden benaderd tot 0, 15 met behulp van de 5%regel. De Ka voor blauwzuur is 4, 9 10⁻¹⁰ en is gelijk aan de concentratie van hydronium-ionen maal de concentratie van cyanide-ionen gedeeld door de concentratie van blauwzuur.Door de waarden van de ICE-tabel in de Ka-uitdrukking te vervangen, wordt de concentratie van hydronium-ionen geproduceerd door blauwzuur, verwaarloosbaar vergeleken met de concentratie van hydronium-ionen geproduceerd door zoutzuur. De pH kan worden berekend door de negatieve log van de concentratie van hydronium-ionen te nemen 0, 15 molair. Daarom wordt de pH van het mengsel uitsluitend bepaald door de concentratie van zoutzuur, het sterke zuur.Evenzo zal de pH van een mengsel van twee zwakke zuren die in gelijke hoeveelheden aanwezig zijn voornamelijk bepaald worden door de concentratie van het relatief sterkere zuur. Bijvoorbeeld, in een mengsel van fluorwaterstofzuur en blauwzuur, zal fluorwaterstofzuur de belangrijkste bepalende factor zijn voor de pH van het mengsel, aangezien het een Ka heeft van 3, 5 10⁻⁴, wat bijna een miljoen keer hoger is dan de Ka van blauwzuur.

15.9:

Mengsels van Zuren

The pH of a solution containing an acid can be determined using its acid dissociation constant and its initial concentration. If a solution contains two different acids, then its pH can be determined using one of several methods depending upon the relative strength of the acids and their dissociation constants.

A Mixture of a Strong Acid and a Weak Acid

In a mixture of a strong acid and a weak acid, the strong acid dissociates completely and becomes a source of almost all the hydronium ions present in the solution. In contrast, the weak acid shows partial dissociation and produces a negligible concentration of hydronium ions. The high concentration of hydronium ions produced by the strong acid further reduces the dissociation of the weak acid. This happens because, according to Le Chatelier’s principle – “When a chemical system at equilibrium is disturbed, the system shifts in a direction that minimizes the disturbance.” The excess hydronium ions produced by the strong acid disturbs the equilibrium, and thus the reaction will move in the reverse direction until the equilibrium is established. This leads to a decrease in the dissociation of the weak acid. Because of this decrease, a pH of a mixture of a strong and weak acid can be calculated from the concentration of the strong acid only. For example, the pH of a mixture with an equal concentration of hydrochloric acid (HCl), a strong acid, and formic acid (HCHO2), a weak acid, can be determined from the concentration of HCl only. If the concentration of the HCl in the mixture is 0.0020 M, its pH can be calculated as follows.

Eq1

Here, the concentration of hydronium ions produced by HCHO2 and the autoionization of water is negligible and thus can be ignored.

A Mixture of Two Weak Acids with Different Dissociation Constants

In a mixture of two weak acids, the pH of a mixture will be determined by the stronger acid if its dissociation constant is significantly higher than the weaker acid. For example, in a mixture with an equal concentration of nitrous acid (HNO2) and hypochlorous acid (HClO), the HNO2 will be the main determinant of the pH of the mixture as its Ka (4.6 × 10−4) is approximately 10,000 times higher than the Ka (2.9 × 10−8) of HClO. According to Le Chatelier’s principle, HClO shows decreased dissociation in the presence of HNO2.