CÀLCULS DE pH
Normalment, a menys
que s’indique una altra cosa, suposarem coneguts els valors de les constants
estequiomètriques dels equilibris implicats i les concentracions analítiques de
les espècies en dissolució. El terme concentració
analítica fa referència a la concentració inicial de l’espècie química tal
com l‘hem utilitzat per a preparar la dissolució, abans que reaccione per
arribar a l’equilibri. Sol indicar-se amb el símbol CA. Així, per
exemple, si tenim una dissolució 0.05 M de Na2S en aigua, les
concentracions analítiques de les espècies del sistema protolític són: CS2- = 0.05 M; CHS- = CH S = 0 M. A partir d’aquestes concentracions inicials, que no són
d’equilibri, el sistema reaccionarà buscant l’equilibri, i les concentracions
canviaran. Les concentracions que a nosaltres ens interessen, les incògnites,
són les concentracions finals d’equilibri.
|
L’estratègia que
seguirem per a calcular les concentracions d’equilibri de totes les espècies
presents en la dissolució consistirà a expressar totes les concentracions en
funció de la concentració d’ions H3O+ i de la
concentració analítica total del sistema protolític, que normalment és
coneguda. Aquestes concentracions d’equilibri en funció de [H3O+]
seran introduïdes en una única equació anomenada balanç protònic, que serà
resolta per a obtenir-ne [H3O+]. Una vegada coneguda [H3O+]
(és a dir, el pH), les altres incògnites estan resoltes automàticament.
Àcids forts
La concentració [H3O+] és igual a la concentració inicial de l'àcid. A
l'estar completament dissociat (a = 1) per ser un
àcid fort i la concentració inicial de l'àcid ser molt més gran que (Kw)1/2 es pot menysprear la contribució de la reacció de
autoprotòlisi de l'aigua. Aquesta aproximació és certa, llevat que la
concentració de l'àcid siga molt diluïda (C0 < 10-6,5).
Exemple 1: Dissolució 0,01 M de HCl a 25 ° C.
En el equilibri:
Exemple 2: Disolució 0,01 M
de H2SO4 a 25 ºC. (Ka=10-2)
El primer H+ de l'àcid sulfúric és fort, per tant, està totalment
dissociat i la concentració de H2SO4 en
l'equilibri és 0.
Com el pH serà molt
àcid podem menysprear [OH-]
enfont de [H3O+].
Aïllant:
Solucionant l’equació:
Bases forts
La concentració OH- és igual a la concentració inicial de la base. A
l'estar completament dissociada (α = 1) per ser una base forta i la
concentració inicial de la base ser molt més gran que (Kw)1/2, es pot menysprear
la contribució de la reacció de autoprotòlisi de l'aigua. Aquesta aproximació
és certa, llevat que la concentració de la base siga molt diluïda (C0 < 10-6,5).
Exemple 1: Dissolució 0,01 M de NaOH a 25 ° C.
En l’equilibri:
