การแตกตัวของกรดอ่อน-เบสอ่อน
กรดอ่อน-เบสอ่อนเมื่อละลายน้ำจะมีการละลายแตกตัวให้ไอออนในสารละลายได้น้อยคง
เหลือโมเลกุลของกรดอ่อนหรือเบสอ่อนอยู่มาก เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ผันกลับได้ คือเกิดสมดุลขึ้นจึงสามารถหาค่าคงที่สมดุลของกรดอ่อน(Ka)หรือค่าคงที่สมดุลของ
เบสอ่อน(Kb)ได้นอกจากนี้ค่าคงที่ดังกล่าวยังสามารถบอกความแรงของกรดหรือเบสได้อีกด้วย
-ถ้า Ka ,Kb มากแสดงว่ากรดอ่อนหรือเบสอ่อนนั้นมีความแรงมาก
-ถ้าKa ,Kb น้อยแสดงว่ากรดอ่อนหรือเบสอ่อนนั้นมีความแรงน้อย
HA +H2O =H+ + A-
Ka = [ H+][ A-]/[ HA]
BOH + H2O= B+ + OH-
Kb = [ B+][ OH-]/[ BOH]
-ในกรณี Monoprotic Acid (HA)
HA + H2O =H3O+ +A-
Ka = [ H3O+][ A-]/[ HA]
Ex 5 HNO2 + H2O =H3O+ + NO2- ; Ka = 4.7 x10-4
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+ ; Ka =1.7x10-5
-ในกรณี Diprotic Acid(H2A);Ka1>Ka2
H2A + H2O=H3O+ + HA- ;Ka1…………….(1)
HA- + H2O =H3O+ + A2- ;Ka2…………….(2)
H2A + 2 H2O =2H3O+ + A2- ;Ka
Ex 6. H2SO3 + H2O= H3O+ + H SO3-;Ka1= 1.3 x10-2
H SO3- + H2O =H3O+ + SO32- ;Ka2=6.8x10-8
H2SO3 + 2 H2O= 2 H3O+ + SO32-
-ในกรณี Polyprotic Acid(> H2A )ได้แก่ H3A ;ka1 >ka2 >>ka3
Ex 7. H3PO4 + H2O= H3O+ + H2 PO4- ;Ka1= 7.9 x10-3
H2 PO4- + H2O= H3O+ + H2 PO4- ;Ka2= 6.2 x10-8
H2 PO4- + H2O= H3O+ + PO43- ;Ka3= 4.0 x10-13
H3PO4 + 3H2O= 3 H3O+ + PO43-
Note สรุปสูตรการแตกตัวของกรดอ่อน
%การแตกตัว = [ H3O+] /Ca x100
-ในกรณีการแตกตัวของเบสอ่อน
Ex 8. NH3 + H2O =NH4+ + OH- ; Kb = 1.8x10-5
CN- +H2O =HCN + OH- ; Kb = 1.6x10-5
%การแตกตัว = [ OH-] /Cb x100
การแตกตัวของน้ำ
น้ำกลั่น(distilled water)จัดเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนมากจึงแตกตัวออกเป็นไอออน
ได้น้อยดังสมการ
2H2O = H3O+ + OH-
K = [ H3O+ ][ OH-]/[ H2O]2
เนื่องจากน้ำแตกตัวได้น้อยมาก ดังนั้นความเข้มข้นของน้ำไม่เปลี่ยนแปลง
โดย[ H2O]บริสุทธิ์=55.56 mol/dm3
จาก K[ H2O]2 = [ H3O+ ][ OH-]
จะได้ kw =[ H3O+ ][ OH-]
ที่อุณหภูมิ 25oc kw = 1.0x10-14
จากสมการแสดงการแตกตัวของน้ำ พบว่า[ H3O+]และ[ OH-]ที่เกิดขึ้นเท่ากัน
ดังนั้น [ H3O+ ] = [ OH-]
kw=[ H3O+ ]2 = [ OH-]2
[ H3O+ ] = [ OH-]
kw =(1.0x10-14)power1/2
ดังนั้น[ H3O+ ] = [ OH-] =1.0x10-7 mol/dm3
สารที่เติมในน้ำ [H3O+] mol/dm3 [OH-] mol/dm3
กรดเบส >1.0x10-7<1.0x10-7 <1.0x10-7>1.0x10-7
การคำนวณที่เกี่ยวข้องกับกรด-เบส
Ex 9 สารละลายกรด HX เข้มข้น 0.5 M แตกตัวได้ 0.02 M จงหาปริมาณการแตกตัวเป็นร้อยละ
วิธีทำ HX 0.5M แตกตัวได้ 0.02M
HX 100M แตกตัวได้ (0.02x100)/0.5
ดังนั้นปริมาณการแตกตัว =4%
Ex 10.สารละลาย MOH เข้มข้น 0.5M แตกตัวได้ 6% จงหา ความเข้มข้นของ OH-
วิธีทำ 1 MOH + H2O= M+ + OH-
HX 100M แตกตัวได้ 6M
HX 0.5M แตกตัวได้ (0.5x6)/100=0.03M
ดังนั้น[ OH-]=0.03M
วิธีทำ 2 ร้อยละของการแตกตัว=[ OH-]/[ MOH]x100
6=([ OH-]/0.5)x100
[ OH-]=(0.5x6)/100
[ OH-]= 0.03M
Ex 11. สารละลาย HX เป็นกรดอ่อนมีความเข้มข้น 0.1M พบว่าที่สมดุลแตกตัวได้
1.0x10-10M จงหา ka
วิธีทำ HX + H2O = H3O+ + X-
เริ่มต้น 0.1 - - -
ที่สมดุล 0.1-1.0x10-10 1.0x10-10 1.0x10-10
Ka = [ H3O+][ X-]/[ HX]
= (1.0x10-10)2/(0.1-1.0x10-10)
=1.0x10-19
Ex 12.สารละลายกรดHA 0.1M แตกตัวได้ 0.01 %ที่ภาวะสมดุล จงหา ka
วิธีทำ HA 100 M แตกตัวได้ 0.01M
HA 0.1M แตกตัวได้ (0.01x0.1)/100=1.0x10-5
HA + H2O = H3O+ + A-
เริ่มต้น 0.1 - - -
ที่สมดุล 0.1-1.0x10-5 1.0x10-5 1.0x10-5
Ka = [ H3O+][ A-]/[ HA]
= (1.0x10-5) 2/(0.1-1.0x10-5)
=1.0x10-9
Ex 13. กรด CH3COOH 0.1M จะแตกตัวให้ H3O+ เท่าใด(ka=1.8x10-5)
CH3COOH + H2O= H3O+ +CH3COO-
Ka = [ H3O+][ CH3COO- ]/[ CH3COOH ]
1.8x10-5= x2/(0.1-x)
x = 1.34x10-3 M
Ex 14. นำกรด HCN 5.4 g เติมน้ำกลั่นจนได้สารละลายปริมาตร 2 dm3 จงหาร้อยละของการแตกตัว(ka=4.9x10-10)
วิธีทำ หาโมลของHCN = 5.4/27 = 0.2 mol
ในสารละลาย 2000cm3 มี HCN 0.2 mol
ในสารละลาย 1000cm3 มี HCN 0.1 mol
HCN + H2O H3O+ + CN-
เริ่มต้น 0.1 - - -
ที่สมดุล 0.1-X X X
Ka = [ H3O+][ CN-]/[ HCN]
4.9x10-10 = (X)2/(0.1-X)
X =(49x10-12 )1/2 =7x10-6
[ H3O+] = 7x10-6 M
%การแตกตัว HCN= [ H3O+] /Ca x100
=(7x10-6 x102) / 0.1
=0.007
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น