Berapakah pH suatu larutan yaitu 5,0 × 10 2 M dalam H2CO3?

Menjawab:

Lihat di bawah:

Peringatan: Jawaban panjang!

Penjelasan:

# H_2CO_3 #, atau asam karbonat, adalah asam lemah yang terbentuk dari karbon dioksida yang bereaksi dengan air.

# CO_2 (g) + H_2O (l) rightleftharpoons H_2CO_3 (aq) #

Menjadi asam lemah, ia hanya akan berdisosiasi sebagian dalam air, dan memiliki konstanta disosiasi, # K_a #dari # 4.3 kali 10 ^ -7 # menurut tabel ini. Sungguh, asam karbonat adalah diprotik, artinya dapat berdisosiasi dua kali, jadi kita punya waktu sebentar # K_a # nilai untuk disosiasi kedua: # K_a = 4,8 kali 10 ^ -11 #. Yang juga akan berkontribusi pada # pH #. (meskipun pada tingkat yang lebih kecil dari disosiasi pertama)

Mari kita mengatur persamaan disosiasi untuk # K_a # dari disosiasi pertama:

# K_a = (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) / (H_2CO_3) #

Sekarang, mari kita masukkan nilai kami untuk konsentrasi asam karbonat, bersama dengan # K_a # nilai.

# 4.3 kali 10 ^ -7 = (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) / (5,0 kali 10 ^ -2) #

# 2.15 kali 10 ^ -8 = (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) #

Sekarang, kita bisa berasumsi itu # H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-) # karena mereka ada dalam rasio 1: 1 dalam solusi. Ini memungkinkan untuk mengeluarkan akar kuadrat dari ekspresi # (H_3O ^ + kali HCO_3 ^ (-)) # untuk menemukan konsentrasi masing-masing:

#sqrt (2,15 kali 10 ^ -8) kira-kira (1,47 kali 10 ^ -4) = (H_3O ^ + = HCO_3 ^ (-)) # #

Sekarang, dalam disosiasi kedua, the # HCO_3 ^ (-) # ion akan bertindak sebagai asam, dan oleh karena itu konsentrasi spesies ini, yang kami temukan pada pemisahan pertama, akan menjadi nilai penyebut dalam yang baru. # K_a # ekspresi:

# K_a = (H_3O ^ + kali CO_3 ^ (2 -)) / (HCO_3 ^ -) #

# 4,8 kali 10 ^ -11 = (H_3O ^ + kali CO_3 ^ (2 -)) / (1,47 kali 10 ^ -4) #

#approx 7.04 kali 10 ^ -15 = H_3O ^ + kali CO_3 ^ (2 -) #

#sqrt (7,04 kali 10 ^ -15) sekitar 8,39 kali 10 ^ -8 = H_3O ^ + = CO_3 ^ (2 -) #

Jadi konsentrasi ion oksonium, # H_3O ^ + #, yang menentukan # pH #, kira-kira # (1,47 kali 10 ^ -4) + (8,39 kali 10 ^ -8) kira-kira 1,47 kali 10 ^ -4 #.

Dengan kata lain, pemisahan kedua sangat kecil sehingga bisa dianggap diabaikan- Tapi mari kita teliti.

Sekarang, gunakan persamaan untuk menemukan # pH # kita dapat menghitung # pH # solusi ini.

# pH = -log H_3O ^ + #

# pH = -log 1,47 kali 10 ^ -4 #

#pH sekitar 3,83 #