Hvordan beregne Ionisert Fraction for Baser og syrer

Kjemikere klassifisere syrer og baser som enten sterk eller svak, med "svake" syrer og baser som representerer de aller fleste. Når en syre oppløses i vann, gjennomgår den en prosess som kalles dissosiasjon, hvori det donerer et hydrogenatom - som kalles en proton - til et vannmolekyl. Kjemikere referere til det resulterende molekylet, H3O +, som hydronium-ion, og det er ansvarlig for de sure egenskaper av oppløsningen. Svake baser generere hydroksydion, OH-, ved å fjerne et proton fra et vannmolekyl. For svake syrer og baser, disse prosessene ikke forekomme for ferdigstillelse. Den svake basen ammoniakk, eller NH3, for eksempel, frembringer hydroksydioner i henhold til NH3 + H2O 'NH4 + + OH-. De fleste av NH3-molekyler, men ikke gjennomgår denne prosessen. Kjemikere kan derfor beregne den ioniserte fraksjon, noen ganger referert til som den prosent ionisering, for svake syrer og baser for å reflektere det relative antall av syre eller base molekyler som enten donere eller trekke ut et proton fra vann.

Bruksanvisning

1 Skrive et balanserte ligningen for syren eller basen donerende eller trekke ut et proton til eller fra et vannmolekyl. Den svake syre hypoklorsyre, HClO, for eksempel, dissosierer som HClO + H2O 'H3O + + ClO-.

2 Skrive et uttrykk for likevektskonstanten, K, for den balanserte ligningen. Generelt likevektsuttrykk inneholder konsentrasjonene av de dannet mot kraften av sine koeffisienter i telleren og konsentrasjonene av reaktantene dannet mot sine koeffisienter i nevneren produkter. "Produkter" og "reagenser" refererer til artene på høyre og venstre side av reaksjonspilen, henholdsvis. At konsentrasjonen av vann er utelukket fordi konsentrasjonen av rent vann ikke kan uttrykkes numerisk. I tilfelle av hypoklorsyre, K = [H3O +] [ClO-] / [HClO].

3 Henviser til en tabell av syre eller base for dissosiasjonskonstantene dissosiasjonskonstanter, for eksempel som gitt i Resources, for å finne den likevektskonstant for syre eller base under undersøkelse. De fleste referanser vil forkorte syre eller base dissosiasjon konstanter som Ka og Kb, henholdsvis. Hypoklorsyre, for eksempel, viser en Ka på 2,9 x 10 ^ -8.

4 Forenkle K-ekspresjon ved å erstatte verdier av x for konsentrasjonene av produktene. I tilfelle av HClO, den balanserte ligninger indikerer at ett molekyl av H3O + former for hvert molekyl av ClO-. Dette betyr at konsentrasjonene av disse to artene vil alltid være like. Du kan erstatte "x" for begge sine verdier inn i K uttrykk for å få K = x ^ 2 / [HClO] = 2,9 x 10 ^ -8.

5 Finn konsentrasjonen av H3O + eller OH- ved å løse K uttrykk for x. Man først må finne eller estimere en verdi for den opprinnelige konsentrasjonen av syren i enheter av mol pr liter. For eksempel, anta at HClO oppløsningen ble opprinnelig fremstilt til en konsentrasjon på 0,5 mol pr liter, eller 0,5 mol / l. Du vil da erstatte denne verdien inn i K uttrykk. I dette tilfelle K = x ^ 2 / 0,5 = 2,9 x 10 ^ -8. Forenkle dette uttrykket gir x ^ 2 = 1,45 x 10 ^ -8, eller x = 1,2 x 10 ^ -4. Dette betyr at en 0,5 mol / l løsning av HClO resulterer i et 0,00012 mol / l løsning av H3O +.

6 Beregn den ioniserte fraksjon av syre eller base ved å dividere konsentrasjonen av H3O + eller OH- av den opprinnelige konsentrasjonen av syren eller basen i oppløsningen. Fortsetter det foregående eksempel, en 0,5 mol / l løsning av HClO produsert et 0,00012 mol / l løsning av H3O +. Ionisert fraksjon er derfor 0,00012 / 0,5 = 0,00024. Eller, uttrykt som prosent ionisering, 0,00024 x 100 = 0,024 prosent av syren ionisert.